JP5617848B2 - 光学素子の製造方法及びその製造方法に用いる治具 - Google Patents

Description

本発明は、ビームスプリッタ等の光学素子の製造方法及びその製造方法に用いる治具に関するものである。

光学素子としてのビームスプリッタは、偏光分離膜を介して２つの三角柱状のガラスプリズムを接合することにより立方体状に構成したものであり、偏光分離膜において所定の偏光成分を透過し、それ以外の偏光成分を反射する機能を有する。

このようなビームスプリッタを効率良く多数個取りする製造方法が特許文献１に開示されている。特許文献１の製造方法では、まず、同一の構成を備えたガラス平板を複数枚用意して、各ガラス平板の一方の面に偏光分離膜を形成する。

次に、水平な板状のベースとこのベースから４５度の傾斜角度で上方に傾斜した傾斜側壁とからなる治具を用意する。各ガラス平板間には紫外線硬化型接着剤を塗布しておき、各ガラス平板の一端面縁を治具の傾斜側壁に沿って整列させながら、ガラス平板をベースに順次積層する。その後、積層したガラス平板を加圧して接着剤をガラス平板間で広げ、この状態で積層したガラス平板に紫外線を照射し、接着剤を硬化させる。このようにして、積層したガラス平板からなる積層体を得ている。

この積層体を４５°の傾斜角度に沿って所定ピッチで切断して、複数の積層分割体を得る。そして、複数の積層分割体を整合状態で積層して仮止めし、縦横方向に所定ピッチで切断した後、仮止めをはずして個々のビームスプリッタに分離している。

特開２０００−１４３２６４号公報（段落［００１０］、第１図）

上記製造方法の積層体を形成する工程において、接着剤をガラス平板間に広げるために、積層したガラス平板の一端面縁を治具の傾斜側壁に当接させて、積層したガラス平板を加圧している。しかしながら、この工程において、ガラス平板を傾斜側壁に当接させた状態で、ガラス平板を階段状に積層すると、高く積層した上側のガラス平板は不安定な状態になる。この状態でガラス平板の上面から加圧すると、下側のガラス平板で支持されている部位は十分に加圧することができるが、下側のガラス平板で支持されていない傾斜側壁側の部位は十分に加圧することがむずかしい。従って、ガラス平板の傾斜側壁側とその反対側とで加圧が不均一となり、ガラス平板間の接着剤層は、ガラス平板の傾斜側壁側では比較的に厚く、ガラス平板のその反対側では比較的に薄いクサビ状となる。ガラス平板を積層する毎に、この接着剤厚の偏りは累積されることになり、完成したビームスプリッタには、接合面、つまり偏光分離膜の位置ズレや角度ズレが発生し、このような偏光分離膜では、光ビームが所定の方向に反射しないという不都合があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、精度の高い光学素子を効率良く多数個取りする製造方法及びその製造方法に用いる治具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために第１の態様に係る光学素子の製造方法は、複数のプリズムの各傾斜面を接合した光学素子の製造方法であって、接着剤を介して複数枚の矩形の平板状光学部材を積層するとともに、各平板状光学部材の端面縁を結ぶ平面と平板状光学部材の平板面とが傾斜するように平板状光学部材を水平方向に順次ずらして階段状に積層して、積層体を形成する積層体形成工程と、前記積層体を、前記平板状光学部材の端面縁を結ぶ平面に沿う方向に傾斜する所定の角度および所定のピッチで切断し、積層体分割体を形成する積層体分割体形成工程と、前記積層体分割体を、前記平面状光学部材の接合面を間に含むように、前記積層体分割体形成工程における切断面に垂直な方向に、所定の切断間隔で切断する積層体分割体切断工程と、を有し、前記積層体形成工程において、複数枚積層された平板状光学部材の下側露出面を治具によって支持し、前記積層された平板状光学部材の最上層の上側平板面に、接着剤を介して別の平板状光学部材を積み、前記別の平板状光学部材の上側平板面を加圧した後、接着剤によって互いの平板状光学部材を接合することを特徴としている。

この方法によれば、複数枚積層された平板状光学部材は、その下側平板面を下方の平板状光学部材によって支持され、且つ、その下側露出面を治具によって支持される。積層された平板状光学部材の最上層の上側平板面に、接着剤を介して別の平板状光学部材が積まれ、次に、別の平板状光学部材の上側平板面が加圧され、接着剤が均一な厚みで平板状光学部材間に広がる。この後、例えば紫外線照射によって、接着剤が硬化する。

また、第２の態様に係る光学素子の製造方法では、前記治具は複数枚積層された平板状光学部材の途中に位置する平板状光学部材の下側露出面を支持し、前記別の平板状光学部材の中央部は、水平方向において、前記治具の支持面よりも下層に配置される平板状光学部材側に位置する。これによれば、積層される別の平板状光学部材の中央部が、水平方向において、治具の支持面よりも下層に配置される平板状光学部材側に位置すると、接着剤を介して平板状光学部材を次々と積層し平板状光学部材をその都度加圧しても、積層体が倒れない。

また、第３の態様に係る光学素子の製造方法では、前記治具は、平板状光学部材が載置されるベース部と、前記載置された平板状光学部材を水平方向に支持する水平支持部と、積層された平板状光学部材の下側平板面を支持する垂直支持部とを有することを特徴としている。この治具では、ベース部に載置された平板状光学部材は、水平支持部によって水平方向に位置決めされる。そして、積層した平板状光学部材は、その下側平板面を下方の平板状光学部材と垂直支持部とによって支持される。

また、第４の態様に係る光学素子の製造方法では、前記垂直支持部は、積層した平板状光学部材の位置に応じて、垂直方向に位置調整可能であるとともに、水平方向に位置調整可能であることを特徴としている。この方法によれば、積層した平板状光学部材の下側平板面の高さ及び水平方向位置に応じて垂直支持部の高さ及び水平方向位置を調整して、垂直支持部を平板状光学部材の下側平板面に配置すると、平板状光学部材は、その下側平板面を下方の平板状光学部材と垂直支持部とによって支持される。

また、第５の態様に係る光学素子の製造方法では、前記水平支持部は水平方向に位置調整可能であることを特徴としている。

また、第６の態様に係る治具では、接着剤を介して複数枚の矩形の平板状光学部材を積層するとともに、各平板状光学部材の端面縁を結ぶ平面と平板状光学部材の平板面とが傾斜するように平板状光学部材を水平方向に順次ずらして階段状に積層して、積層体を形成する積層体形成工程と、前記積層体を、前記平板状光学部材の端面縁を結ぶ平面に沿う方向に傾斜する所定の角度および所定のピッチで切断し、積層体分割体を形成する積層体分割体形成工程と、前記積層体分割体を、前記平面状光学部材の接合面を間に含むように、前記積層体分割体形成工程における切断面に垂直な方向に、所定の切断間隔で切断する積層体分割体切断工程と、を有する、複数のプリズムの各傾斜面を接合した光学素子の製造方法において、前記積層体形成工程に用いる治具であって、前記治具は、平板状光学部材が載置されるベース部と、前記載置された平板状光学部材を水平方向に支持する水平支持部と、積層した平板状光学部材の下側露出面を支持する垂直支持部とを有することを特徴としている。

この構成によれば、ベース部に載置された平板状光学部材は、水平支持部によって水平方向に位置決めされる。そして、複数枚積層された平板状光学部材は、その下側平板面を下方の平板状光学部材によって支持され、且つ、その下側露出面を垂直支持部によって支持される。積層された平板状光学部材の最上層の上側平板面に、接着剤を介して別の平板状光学部材が積まれ、次に、別の平板状光学部材の上側平板面が加圧され、接着剤が均一な厚みで平板状光学部材間に広がる。この後、例えば紫外線照射によって、接着剤が硬化する。

第１の態様に係る光学素子の製造方法によれば、複数枚積層された平板状光学部材は、その下側平板面を下方の平板状光学部材によって支持され、且つ、その下側露出面を治具によって支持される。積層された平板状光学部材の最上層の上側平板面に、接着剤を介して別の平板状光学部材が積まれ、次に、別の平板状光学部材の上側平板面が加圧され、接着剤が均一な厚みで平板状光学部材間に広がる。この後、例えば紫外線照射によって、接着剤が硬化する。従って、このような製造方法によって、精度の高い光学素子を効率良く多数個取りすることができる。

また、第２の態様に係る光学素子の製造方法によれば、積層される別の平板状光学部材の中央部が、水平方向において、治具の支持面よりも下層に配置される平板状光学部材側に位置すると、接着剤を介して平板状光学部材を次々と積層し平板状光学部材をその都度加圧しても、積層体が倒れない。従って、治具を頻繁に移動させることなく、複数枚の平板状光学部材を貼り合わせることができ、作業効率が良い。

また、第３の態様に係る光学素子の製造方法によれば、ベース部に載置された平板状光学部材は、水平支持部によって水平方向に確実に位置決めされる。そして、積層した平板状光学部材は、その下側平板面を下方の平板状光学部材と垂直支持部とによって安定して支持され、平板状光学部材の上側平板面を加圧すると、接着剤を均一な厚みで平板状光学部材間に広げることができる。

また、第４の態様に係る光学素子の製造方法によれば、積層した平板状光学部材の下側平板面の高さ及び水平方向位置に応じて垂直支持部の高さ及び水平方向位置を調整して、垂直支持部を平板状光学部材の下側平板面に配置すると、平板状光学部材は、その下側平板面を下方の平板状光学部材と垂直支持部とによって支持される。従って、平板状光学部材の上側平板面を加圧するときに、垂直支持部を平板状光学部材の下側平板面に配置するという簡単な作業によって、平板状光学部材間の接着剤が均一な厚みとなり、精度の高い光学素子を効率良く多数個取りすることができる。

また、第５の態様に係る光学素子の製造方法によれば、水平支持部は水平方向に位置調整可能であるので、ベース部に載置された平板状光学部材は、水平支持部によって水平方向に簡単に且つ確実に位置決めされる。また、完成した積層体を取り外すときに、積層体を治具で傷つけることなく簡単に取り外すことができる。

また、第６の態様に係る治具によれば、ベース部に載置された平板状光学部材は、水平支持部によって水平方向に位置決めされる。そして、複数枚積層された平板状光学部材は、その下側平板面を下方の平板状光学部材によって支持され、且つ、その下側露出面を垂直支持部によって支持される。積層された平板状光学部材の最上層の上側平板面に、接着剤を介して別の平板状光学部材が積まれ、次に、別の平板状光学部材の上側平板面が加圧され、接着剤が均一な厚みで平板状光学部材間に広がる。この後、例えば紫外線照射によって、接着剤が硬化する。従って、簡単な構成の治具を用いるだけで、精度の高い光学素子を効率良く多数個取りすることができる。

は、本発明の実施形態に係る製造方法の前工程を示す図 は、本発明の実施形態に係る製造方法の後工程を示す図 は、本発明の実施形態に係る製造方法の積層体形成の前工程を示す図 は、本発明の実施形態に係る製造方法の積層体形成の後工程を示す図 は、本発明の実施形態に係る製造方法を適用する光学素子と、先行技術の製造方法を適用する光学素子を示す図 は、本発明の別の実施形態に係る製造方法の積層体形成の工程を示す図

以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。

図１、図２は、本実施形態である製造方法を説明する工程図である。図１（ａ）〜（ｄ）、図２（ａ）〜（ｊ）の工程順に光学素子としてのビームスプリッタが製造される。ビームスプリッタは、偏光分離膜を介して２つの三角柱状のガラスプリズムを接合することにより立方体状に構成したものであり、偏光分離膜において所定の偏光成分を透過し、それ以外の偏光成分を反射する機能を有する。

図１（ａ）に示すように、複数のガラス平板５０が用意される。ガラス平板５０は、均一な厚みの矩形状の板ガラス５１と、板ガラス５１の上面に形成される偏光分離膜１３と、板ガラス５１の下面に形成されるマッチング膜５３とを備える。マッチング膜５３は、複数のガラス平板５０を接着剤によって接着する際に、接着剤に起因してガラス平板を透過する光の屈折率が変動することを防止するものである。

図１（ｂ）は積層体６０の形成工程を示す図である。積層体６０は、治具９０を用いて複数のガラス平板５０を水平方向にずらした状態で積層されるものである。

治具９０は、水平な板状のベース部９１と、ベース部９１上に配設される水平支持部９２と、ベース部９１上で水平方向及び垂直方向に可動する垂直支持部９３とを備える。

ガラス平板５０が偏光分離膜１３を上向きにしてベース部９１に載置され、ガラス平板５０の一端面が水平支持部９２に当接して配置される。このガラス平板５０の上面に、順次、ガラス平板５０が積層される。積むときに、垂直支持部９３はガラス平板５０の下面を支持するように配置され、その後、ガラス平板５０の上面に紫外線硬化型接着剤が塗布される。そして、次のガラス平板５０が接着剤を塗布したガラス平板５０の上面に載置され、次のガラス平板５０の上面から加圧して、ガラス平板５０間の接着剤を均一に広げながら、次のガラス平板５０をガラスの厚み相当の距離だけ水平方向にずらす。同様にして、治具９０を用いてガラス平板５０を順次水平方向にずらして積層していく。積層を終えると、図示しない紫外線光源から紫外線をガラス平板５０に照射して接着剤を硬化させる。これで、ガラス平板５０が貼り合わされた階段状の積層体６０が得られる。

次に図１（ｃ）に示すように、積層体６０は、ガラス平板５０の平板面に対して４５度に傾斜した切断線Ｓ１に沿って所定ピッチで、ワイヤソーにより複数ブロックに切断される。これによって、図１（ｄ）に示す複数の積層分割体７０が得られる。積層分割体７０は断面平行四辺形で図１の紙面方向に延在し、板ガラス５１間に等間隔で複数の偏光分離膜１３が形成されることになる。

次に図２(ａ) に示すように、積層分割体７０は上下両面（切断面）を鏡面加工され、鏡面加工後に上下両面に反射防止膜７１がコーティングされる。

図２(b)に示すように、積層分割体７０は上下両面に紫外線硬化型接着剤を塗布されて、整合状態で積層される。積層分割体７０間に紫外線硬化型接着剤を塗布し、完全硬化に必要な紫外線量より少ない量を照射しておくことにより、各積層分割体７０は仮止めされる。

次に図２(ｃ)に示すように、上下方向に積層された積層分割体７０は、積層分割体７０の上下面と直交する切断線Ｓ２に沿って所定ピッチで、ワイヤソーにより切断される。この切断によって、仮止め積層体８０が得られる。

図２（ｄ）に示すように、仮止め積層体８０は紫外線硬化型接着剤を介して上下方向に連結されて紙面方向に延在する構成となっている。

次に図２（ｅ）の側面図に示すように、仮止め積層体８０は切断線Ｓ３に沿って所定ピッチで、ワイヤソーにより切断される。この切断線Ｓ３は図２(ｃ)の切断線Ｓ２と直交している。

仮止め積層体８０は紫外線硬化型接着剤によって接続された状態にあり、仮止め積層体８０を有機溶剤に浸すことによって、充分に硬化していない紫外線硬化型接着剤が溶解され、図２（ｆ）に示すように、複数のビームスプリッタ１０に分離される。分離されたビームスプリッタ１０は、図示しない両面ラップ盤で上下面を鏡面加工され完成品となる。

次に、図３、図４を用いて積層体６０の形成工程（図１（ｂ）参照）を詳しく説明する。図３は積層体形成の前工程を示す図であり、図４は積層体形成の後工程を示す図である。図３（ａ）、図４（ａ）は平面図で、図３（ｂ）、図４（ｂ）は側面図である。尚、ガラス平板５０は積層していく順に、ガラス平板５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅ、及び５０Ｍ、５０Ｎと呼称する。

治具９０は、前述のように水平な板状のベース部９１と、ベース部９１上に固着される水平支持部９２と、ベース部９１上で水平方向及び垂直方向に可動する垂直支持部９３とを備える。

水平支持部９２は直方体形状をなし、その長手方向にガラス平板５０の幅より長く形成されている（図３（ａ）参照）。水平支持部９２の当接面９２ａはガラス平板５０の一端面に当接しガラス平板５０を水平方向に位置決めすることが可能である。

垂直支持部９３は直方体形状をなし長手方向にガラス平板５０の幅より長く形成されている（図３（ａ）参照）。そして垂直支持部９３の支持面９３ａはガラス平板５０の下側平板面に当接しガラス平板５０を支持することが可能である。また、垂直支持部９３はガラス基板５０に対して水平支持部９２の反対側で図３（ａ）の左右方向に移動可能に配置される。更に、垂直支持部９３は水平方向の各移動位置において垂直方向（図３（ａ）の上下方向）に移動可能である。積層したガラス平板５０の高さ及び水平方向の位置に応じて、垂直支持部９３は垂直及び水平方向に移動するように操作される。垂直支持部９３には、図示しない水平方向のラックと垂直方向のラックが設けられ、ベース部９１には、図示しない各ラックと噛み合うピニオンが設けられている。各ピニオンを駆動させることによって、垂直支持部９３は水平方向または垂直方向に移動する。

図３に示すように、ガラス平板５０Ａが治具９０のベース部９１上に載置される。このとき、ガラス平板５０Ａの一端面５０Ａｃは水平支持部９２の当接面９２ａに当接し、ガラス平板５０Ａは位置決めされる。

ガラス平板５０Ａの上側平板面５０Ａｂに紫外線硬化型接着剤が塗布される。そして、ガラス平板５０Ｂが接着剤を塗布したガラス平板５０Ａの上側平板面５０Ａｂに載置される。その後、ガラス平板５０Ｂの上側平板面５０Ｂｂから加圧して、ガラス平板５０Ａ、５０Ｂ間の接着剤を均一に広げながら、ガラス平板５０Ｂをガラスの厚み相当の距離だけ水平方向（図３（ａ）の左方向）にずらす。尚、ガラス平板５０Ｂの下側平板面５０Ｂａに紫外線硬化型接着剤を塗布して、接着剤を塗布したガラス平板５０Ｂをガラス平板５０Ａの上側平板面５０Ａｂに載置するようにしてもよい。

上記同様にして、ガラス平板５０Ｃ、５０Ｄが積層される。ガラス平板５０Ａ〜５０Ｄの積層では、ガラス平板５０の上側平板面５０ｂから加圧しても、接着剤がガラス平板５０間で均一に広がるので、垂直支持部９３を用いるまでもない。

ここまで、ガラス平板５０Ａ〜５０Ｄを順次水平方向ずらして階段状に積層してきたが、積層する毎に、積層したガラス平板５０による重心位置が図３（ａ）の左側に徐々に移動していく。そして、次のガラス平板５０Ｅを積層すると、ガラス平板５０Ｅは不安定な状態になる。この状態でガラス平板５０Ｄに接着剤塗布後、平板５０Ｅの上側平板面５０Ｅｂから加圧すると、ガラス平板５０Ｅの一端側（図３（ａ）の右側）では十分に加圧することができるが、ガラス平板５０Ｅの他端側（図３（ａ）の左側）では、ガラス平板５０Ｄに支持されていないので、加圧するのが難しくなる。従って、この状態で加圧すると、ガラス平板５０Ｅの両端側で加圧が不均一となり、ガラス平板５０Ｄ、５０Ｅ間の接着剤層厚は、ガラス平板５０Ｅの他端側では比較的に厚く、ガラス平板５０Ｅの一端側では比較的に薄いクサビ状となる。

そこで、ガラス平板５０Ｅより高く積層するときには、垂直支持部９３を用いる。尚、ガラス平板のサイズや、積層するときのずらし量によっては、ガラス平板の積層数がもっと少なくとも、不安定状態になることがあるが、この場合には、積層数の少ないときから垂直支持部９３を用いる。

垂直支持部９３をガラス平板５０Ｄの近傍へ移動させる。そして、垂直支持部９３の立ち面９３ｂと、ガラス平板５０Ｄの下方に配置されたガラス平板５０Ｃの他端面５０Ｃｄとが当接する位置に、垂直支持部９３を水平移動する。次に、垂直支持部９３の高さ調整を行い、垂直支持部９３の支持面９３ａをガラス平板５０Ｄの下側平板面５０Ｄａの下側露出面に当接させる。尚、下側平板面５０Ｄａの下側露出面は、ガラス平板５０Ｃの上側平板面５０Ｃｂに当接していない面のことである。これによって、ガラス平板５０Ｄは、ガラス平板５０Ｃの上側平板面５０Ｃｂと垂直支持部９３の支持面９３ａに支持され、安定した状態となる。

次に、ガラス平板５０Ｄの上側平板面５０Ｄｂに紫外線硬化型接着剤が塗布される。そして、ガラス平板５０Ｅがガラス平板５０Ｄの上側平板面５０Ｄｂに積まれ、その後、ガラス平板５０Ｅの上側平板面５０Ｅｂから加圧して、ガラス平板５０Ｄ、５０Ｅ間の接着剤を均一に広げながら、ガラス平板５０Ｅをガラスの厚み相当の距離だけ水平方向にずらす。ガラス平板５０Ｅがガラス平板５０Ｄに対して所定位置に配置されると、ガラス平板５０Ｅの位置がずれないように、図示しない紫外線光源から、紫外線硬化型接着剤の完全硬化に必要な紫外線量よりも少ない紫外線を照射し、接着剤を仮硬化させる。

同様にして、ガラス平板５０を順次積層するために、図４に示すように、垂直支持部９３を水平方向と垂直方向に移動させ、垂直支持部９３の支持面９３ａによってガラス平板５０Ｍの下側平板面５０Ｍａの下側露出面を支持する。そして、ガラス平板５０Ｎをガラス平板５０Ｍの上側平板面５０Ｍｂに積み、その後、ガラス平板５０Ｎの上側平板面５０Ｎｂから加圧して、塗布した接着剤をガラス平板５０Ｍ、５０Ｎ間で均一に広げながら、ガラス平板５０Ｎをガラスの厚み相当の距離だけ水平方向にずらし、この所定の位置において紫外線を照射して、ガラス平板５０Ｍ、５０Ｎ間の接着剤を仮硬化させる。

所定枚数のガラス平板５０を積層すると、紫外線をガラス平板５０に充分に照射して接着剤を完全硬化させる。これで、ガラス平板５０が貼り合わされた階段状の積層体６０が得られる。治具９０から積層体６０を取り外し、積層体６０は次の工程で加工される。尚、水平支持部９２がベース部９１に対して水平方向に移動可能であるように構成してもよい。この構成では、水平支持部９２を図４（ａ）の右方向に移動させてから、完成した積層体６０を取り外すと、積層体６０を治具で傷つけることなく簡単に取り外すことができる。

この積層体６０の形成工程から最終工程を経て完成したビームスプリッタ１０を図５に示す。図５（ａ）は正規寸法に仕上がったビームスプリッタ１０であり、水平方向から入射した光ビームは、偏光分離膜１３で反射し垂直方向に射出している。図５（ｂ）は、正規位置（図５の一点鎖線位置）から偏光分離膜１３（ガラス平板５０間の接合面）が位置ズレ（接合面位置ズレ）したビームスプリッタ１０であり、水平方向から入射した光ビームは、偏光分離膜１３で反射し垂直方向に射出しているが、光ビームが水平方向に位置ズレして射出している。図５（ｃ）は、偏光分離膜１３（ガラス平板５０間の接合面）の角度ズレ（接合面角度ズレ）が発生したビームスプリッタ１０であり、水平方向から入射した光ビームは、偏光分離膜１３で反射し垂直方向から偏角して射出している。

本実施形態の治具９０を用いて製造したビームスプリッタ１０と、特許文献１による治具（特許文献の図１（ｂ）参照）用いて製造したビームスプリッタとの精度を測定評価した。平板ガラス５０は、板厚が３ｍｍで、６５ｍｍ角の正方形状であり、積層体６０はこの平板ガラス５０を１８枚積層したものである。

特許文献１の治具を用いて平板ガラス５０を積層した場合には、平板ガラス５０間の接着剤層は一端面５０ｃから他端面５０ｄにおいてクサビ状の状態で接合されていた。１８枚の平板ガラス５０を積層することにより、このクサビ状の接着剤層厚の誤差が累積され、最大で、接合面位置ズレが０．０４ｍｍ発生し、接合面角度ズレが１０分発生した。

ビームスプリッタ１０は光ディスクドライブのピックアップ用プリズムに用いられるが、ブルーレイ光ディスクドライブのピックアップ用プリズムの許容公差は、一般的に接合面位置ズレが０．０３ｍｍ〜０．０５ｍｍ以下であり、接合面角度ズレが３分以下である。特許文献１の治具を用いて平板ガラスを積層した場合には、ビームスプリッタは上記の位置ズレを有し、ブルーレイ光ディスクドライブのピックアップ用プリズムに適用することは困難である。

一方、本実施形態の治具を用いて平板ガラス５０を積層した場合には、１８枚の平板ガラス５０を積層することにより、最大で、接合面位置ズレが０．００４ｍｍ発生し、接合面角度ズレが１０秒発生した。この位置ズレを有するビームスプリッタではブルーレイ光ディスクドライブのピックアップ用プリズムに適用することは可能である。

尚、上記実施形態では、光学素子として、立方体状のビームスプリッタ１０に適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、直方体状のビームスプリッタに適用してもよい。

また、上記施形態では、１つの偏光分離膜を介在した２つのプリズムからなるビームスプリッタに適用した例を示したが、本発明にこれに限らず、２つ以上の偏光分離膜が介在する複数のプリズムからなるビームスプリッタに適用してもよい。この場合には、２つ以上の偏光分離膜が含まれるように、積層分割体７０を切断するピッチを上記実施形態より大きくして設定することになる。

また、上記施形態では、治具９０の垂直支持部９３は、ラックとピニオンによって水平及び垂直方向に駆動させられる構成を示したが、本発明はこれに限らず、垂直支持部９３として、高さの異なる複数のブロックを用意し、複数のブロックの中から積層したガラス平板５０の高さに合うブロックを選び、そのブロックによってガラス平板５０を支持するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、接着剤としては、紫外線硬化型接着剤以外に、可視光硬化型接着剤や熱硬化型接着剤などを使用することも可能である。

上記実施形態によれば、複数のプリズムの各傾斜面を接合したビームスプリッタ１０の製造方法は、接着剤を介して複数枚の矩形のガラス平板（平板状光学部材）５０を積層するとともに、各ガラス平板５０の端面５０ｃ（または５０ｄ）縁（端面縁）を結ぶ平面とガラス平板５０の平板面５０ａ（または５０ｂ）とが傾斜するようにガラス平板５０を水平方向に順次ずらして階段状に積層する積層体６０を形成する積層体形成工程を有する。積層体形成工程において、複数枚積層されたガラス平板５０Ｄの下側平板面５０Ｄａの下側露出面を治具９０によって支持し、ガラス平板５０Ｄの上側平板面５０Ｄｂに、接着剤を介してガラス平板５０Ｅを積み、ガラス平板５０Ｅの上側平板面５０Ｅｂを加圧した後、接着剤によって互いのガラス平板５０Ｄ、５０Ｅを接合する。

この方法によると、複数枚積層されたガラス平板５０Ｄは、その下側平板面５０Ｄａを下方のガラス平板５０Ｃによって支持され、且つ、その下側露出面を治具９０によって支持される。このガラス平板５０Ｄの上側平板面５０Ｄｂに、接着剤を介してガラス平板５０Ｅが積まれ、次に、ガラス平板５０Ｅの上側平板面５０Ｅｂが加圧され、接着剤が均一な厚みでガラス平板５０Ｄ、５０Ｅ間に広がる。この後、例えば紫外線照射によって、接着剤が硬化する。従って、このような製造方法によって、精度の高いビームスプリッタ１０を効率良く多数個取りすることができる。

また、上記実施形態によれば、治具９０は、ガラス平板５０が載置されるベース部９１と、載置されたガラス平板５０を水平方向に支持する水平支持部９２と、積層したガラス平板５０の下側平板面５０ａを支持する垂直支持部９３とを有する。これによって、ベース部９１に載置されたガラス平板５０は、水平支持部９２によって水平方向に確実に位置決めされる。そして、積層したガラス平板５０は、その下側平板面５０ａを下方のガラス平板５０と垂直支持部９３とによって安定して支持され、ガラス平板５０の上側平板面５０ｂが加圧されると、接着剤を均一な厚みでガラス平板５０間に広げることができる。

また、上記実施形態によれば、垂直支持部９３は、積層したガラス平板５０の位置に応じて、垂直方向に位置調整可能であるとともに、水平方向に位置調整可能である。これによって、積層したガラス平板５０の下側平板面５０ａの高さ及び水平方向位置に応じて垂直支持部９３の高さ及び水平方向位置を調整して、垂直支持部９３をガラス平板５０の下側平板面５０ａに配置すると、ガラス平板５０は、その下側平板面５０ａを下方のガラス平板５０と垂直支持部９３とによって支持される。従って、ガラス平板５０の上側平板面５０ｂを加圧するときに、垂直支持部９３をガラス平板５０の下側平板面５０ａに配置するという簡単な作業によって、ガラス平板５０間の接着剤が均一な厚みとなり、精度の高い光学素子を効率良く多数個取りすることができる。

また、上記実施形態によれば、水平支持部９２は水平方向に位置調整可能であるので、ベース部９１に載置されたガラス平板５０は、水平支持部９２によって水平方向に簡単に且つ確実に位置決めされる。また、完成した積層体６０を取り外すときに、積層体６０を治具９０で傷つけることなく簡単に取り外すことができる。

上記実施形態では、ガラス基板を積層する毎に、治具９０の垂直支持部９３を再配置して、最上層のガラス平板を垂直支持部９３で支持する方法を示したが、別実施形態として、図６に示すように、複数枚積層されたガラス平板の途中に位置するガラス平板の下側露出面を垂直支持部９３で支持するようにしてもよい。

この場合、垂直支持部９３の支持面９３ａは、ガラス平板５０Ｇの下側平板面５０Ｇａの下側露出面を支持する。この垂直支持部９３で支持する位置では、ガラス平板５０Ｎを積層しガラス平板５０Ｎを加圧しても、積層体６０が倒れない。つまり、積層したガラス平板５０Ｎの中央部Ｐが水平方向において垂直支持部９３の支持面９３ａよりも下層のガラス基板側（支持面９３ａの右側）にあると、ガラス平板５０Ｎを加圧しても、積層体６０は治具９０に支持されて倒れることがない。

そこで、ガラス平板５０Ｎをガラス平板５０Ｍの上側平板面５０Ｍｂに接着剤を介して積み、その後、ガラス平板５０Ｎの上側平板面５０Ｎｂから加圧して、塗布した接着剤をガラス平板５０Ｍ、５０Ｎ間で均一に広げながら、ガラス平板５０Ｎをガラスの厚み相当の距離だけ水平方向にずらす。この所定の位置において、紫外線を照射してガラス平板５０Ｍ、５０Ｎ間の接着剤を仮硬化させる。更に、次のガラス平板を積層し、接着剤を仮硬化させる。

そして、次々と積層したガラス平板の水平方向の中央部Ｐが垂直支持部９３の支持面９３ａに至るまで、垂直支持部９３をその位置に保持し、貼り合せる。積層するガラス平板の中央部Ｐが支持面９３ａから図６の左側に越えると、垂直支持部９３を図６の左側に配置して、上記同様に、複数枚のガラス平板を貼り合わせる。従って、治具を頻繁に移動させることなく、複数枚の平板状光学部材を貼り合わせることができ、作業効率が良い。

本発明は、ビームスプリッタ等の光学素子の製造方法及びその製造方法に用いる治具に利用することができる。

１０ ビームスプリッタ
５０ ガラス平板（平板状光学部材）
５０ａ 下側平板面（平板面）
５０ｂ 上側平板面（平板面）
５０ｃ 一端面（端面）
５０ｄ 他端面（端面）
５１ 板ガラス
５３ マッチング膜
６０ 積層体
７０ 積層分割体
７１ 反射防止膜
８０ 仮止め積層体
９０ 治具
９１ ベース部
９２ 水平支持部
９２ａ 当接面
９３ 垂直支持部
９３ａ 支持面
９３ｂ 立ち面

Claims (6)

1. 複数のプリズムの各傾斜面を接合した光学素子の製造方法であって、
   接着剤を介して複数枚の矩形の平板状光学部材を積層するとともに、各平板状光学部材の端面縁を結ぶ平面と平板状光学部材の平板面とが傾斜するように平板状光学部材を水平方向に順次ずらして階段状に積層して、積層体を形成する積層体形成工程と、
   前記積層体を、前記平板状光学部材の端面縁を結ぶ平面に沿う方向に傾斜する所定の角度および所定のピッチで切断し、積層体分割体を形成する積層体分割体形成工程と、
   前記積層体分割体を、前記平板状光学部材の接合面を間に含むように、前記積層体分割体形成工程における切断面に垂直な方向に、所定の切断間隔で切断する積層体分割体切断工程と、を有し、
   前記積層体形成工程において、複数枚積層された平板状光学部材の下側露出面を治具によって支持し、前記積層された平板状光学部材の最上層の上側平板面に、接着剤を介して別の平板状光学部材を積み、前記別の平板状光学部材の上側平板面を加圧した後、接着剤によって互いの平板状光学部材を接合することを特徴とする光学素子の製造方法。
2. 前記治具は複数枚積層された平板状光学部材の途中に位置する平板状光学部材の下側露出面を支持し、前記別の平板状光学部材の中央部は、水平方向において、前記治具の支持面よりも下層に配置される平板状光学部材側に位置することを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
3. 前記治具は、平板状光学部材が載置されるベース部と、前記載置された平板状光学部材を水平方向に支持する水平支持部と、積層した平板状光学部材の下側平板面を支持する垂直支持部とを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学素子の製造方法。
4. 前記垂直支持部は、積層した平板状光学部材の位置に応じて、垂直方向に位置調整可能であるとともに、水平方向に位置調整可能であることを特徴とする請求項３に記載の光学素子の製造方法。
5. 前記水平支持部は水平方向に位置調整可能であることを特徴とする請求項４に記載の光学素子の製造方法。
6. 接着剤を介して複数枚の矩形の平板状光学部材を積層するとともに、各平板状光学部材の端面縁を結ぶ平面と平板状光学部材の平板面とが傾斜するように平板状光学部材を水平方向に順次ずらして階段状に積層して、積層体を形成する積層体形成工程と、前記積層体を、前記平板状光学部材の端面縁を結ぶ平面に沿う方向に傾斜する所定の角度および所定のピッチで切断し、積層体分割体を形成する積層体分割体形成工程と、前記積層体分割体を、前記平板状光学部材の接合面を間に含むように、前記積層体分割体形成工程における切断面に垂直な方向に、所定の切断間隔で切断する積層体分割体切断工程と、を有する、複数のプリズムの各傾斜面を接合した光学素子の製造方法において、前記積層体形成工程に用いる治具であって、
   前記治具は、平板状光学部材が載置されるベース部と、前記載置された平板状光学部材を水平方向に支持する水平支持部と、積層した平板状光学部材の下側露出面を支持する垂直支持部とを有することを特徴とする治具。

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