JPWO2012108457A1 - 光学素子及びその製造方法 - Google Patents

光学素子及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2012108457A1
JPWO2012108457A1 JP2012556911A JP2012556911A JPWO2012108457A1 JP WO2012108457 A1 JPWO2012108457 A1 JP WO2012108457A1 JP 2012556911 A JP2012556911 A JP 2012556911A JP 2012556911 A JP2012556911 A JP 2012556911A JP WO2012108457 A1 JPWO2012108457 A1 JP WO2012108457A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
molding
optical element
recess
base material
molding layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012556911A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5996440B2 (ja
Inventor
隆文 能野
隆文 能野
柴山 勝己
勝己 柴山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Publication of JPWO2012108457A1 publication Critical patent/JPWO2012108457A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5996440B2 publication Critical patent/JP5996440B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/08Mirrors
    • G02B5/0808Mirrors having a single reflecting layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/02Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C43/021Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles characterised by the shape of the surface
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/36Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/0074Production of other optical elements not provided for in B29D11/00009- B29D11/0073
    • B29D11/00769Producing diffraction gratings
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0256Compact construction
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0291Housings; Spectrometer accessories; Spatial arrangement of elements, e.g. folded path arrangements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/08Mirrors
    • G02B5/10Mirrors with curved faces
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/18Diffraction gratings
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/18Diffraction gratings
    • G02B5/1814Diffraction gratings structurally combined with one or more further optical elements, e.g. lenses, mirrors, prisms or other diffraction gratings
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/18Diffraction gratings
    • G02B5/1847Manufacturing methods
    • G02B5/1852Manufacturing methods using mechanical means, e.g. ruling with diamond tool, moulding
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/18Diffraction gratings
    • G02B5/1861Reflection gratings characterised by their structure, e.g. step profile, contours of substrate or grooves, pitch variations, materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2011/00Optical elements, e.g. lenses, prisms
    • B29L2011/0016Lenses
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J3/18Generating the spectrum; Monochromators using diffraction elements, e.g. grating
    • G01J2003/1842Types of grating
    • G01J2003/1852Cylindric surface
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24479Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including variation in thickness
    • Y10T428/24521Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including variation in thickness with component conforming to contour of nonplanar surface

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

光学素子1は、表面2aに凹部3が形成された基材2と、基材2上に配置された成形層4と、を備えている。成形層4は、凹部3の深さ方向から見た場合に凹部3内に位置する本体部5、及び本体部5と繋がった状態で基材2の表面2a上に位置する乗上げ部6を有している。本体部5において凹部3の底面3bと対向する曲面4bには、光学機能部10が設けられている。

Description

本発明は、光学素子及びその製造方法に関する。
従来の光学素子の製造方法として、基材の凹部内に配置された樹脂材料に成形型を押し当て、その樹脂材料を硬化させることにより、グレーティング等の光学機能部が設けられる成形層を基材の凹部内に形成する方法が知られている(例えば特許文献1〜5参照)。
特開2006−177994号公報 特開2007−199540号公報 特開2003−266450号公報 特開2005−173597号公報 特表2005−520213号公報
しかしながら、上述したような方法で製造された光学素子にあっては、成形層の全体が基材の凹部内に位置しており、しかも、使用時の温度変化等によって発生する応力が基材の凹部に集中するため、基材から成形層が剥離するおそれがある。さらに、使用時の温度変化等に起因する成形層の収縮や膨張によって、成形層に設けられた光学機能部が変形するおそれがある。
そこで、本発明は、成形層の剥離や光学機能部の変形を防止することができる光学素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一観点の光学素子は、表面に凹部が形成された基材と、基材上に配置された成形層と、を備え、成形層は、凹部の深さ方向から見た場合に凹部内に位置する第1の部分、及び第1の部分と繋がった状態で基材の表面上に位置する第2の部分を有し、第1の部分において凹部の内面と対向する所定の面には、光学機能部が設けられている。
この光学素子では、使用時の温度変化等によって発生する応力が基材の凹部に集中しても、第1の部分と繋がった状態で基材の表面上に位置する第2の部分によって、基材の凹部内に位置する第1の部分が押え付けられる。これにより、基材からの成形層の剥離が防止される。さらに、使用時の温度変化等に起因する成形層の収縮や膨張が、基材の表面上に位置する第2の部分に吸収されて、基材の凹部内に位置する第1の部分の収縮や膨張が緩和される。これにより、第1の部分の所定の面の変形が防止され、延いてはその所定の面に設けられた光学機能部の変形が防止される。以上のように、この光学素子によれば、成形層の剥離や光学機能部の変形を防止することできる。
ここで、第2の部分は、凹部を挟んで対向するように複数設けられていてもよい。さらに、第2の部分は、凹部を包囲するように複数設けられていてもよい。これらによれば、成形層の剥離や光学機能部の変形をより確実に防止することができる。
また、光学機能部は、グレーティングであってもよい。或いは、光学機能部は、ミラーであってもよい。これらによれば、簡易な構成のグレーティング素子やミラー素子を得ることができる。
本発明の一観点の光学素子の製造方法は、表面に凹部が形成された基材を準備する工程と、基材上に成形材料を配置する工程と、成形材料に成形型を押し当て、成形材料を硬化させることにより、凹部の深さ方向から見た場合に凹部内に位置する第1の部分、及び第1の部分と繋がった状態で基材の表面上に位置する第2の部分を有する成形層を形成する工程と、を備え、成形型は、光学機能部が設けられる所定の面を、凹部の内面と対向するように第1の部分に形成するための成形面を有する。
この光学素子の製造方法では、硬化時に成形材料が収縮しても、第1の部分と繋がった状態で基材の表面上に位置する第2の部分が第1の部分に優先して収縮するため、基材の凹部内に位置する第1の部分の収縮が緩和される。これにより、第1の部分の所定の面の変形が防止され、延いてはその所定の面に設けられる光学機能部の変形が防止される。さらに、製造時の温度変化等によって発生する応力が基材の凹部に集中しても、基材の表面上に位置する第2の部分によって、基材の凹部内に位置する第1の部分が押え付けられる。これにより、基材からの成形層の剥離が防止される。以上のように、この光学素子の製造方法によれば、成形層の剥離や光学機能部の変形を防止することができる。
ここで、成形面は、成形型が成形材料に押し当てられたときに、凹部の開口と断続的に接触するように形成されていてもよい。これによれば、硬化時に成形材料からガスが発生しても、そのガスが、成形型の成形面と凹部の開口との非接触部分から逃がされるので、成形層にボイドが形成されるのを防止することができる。
本発明によれば、成形層の剥離や光学機能部の変形を防止することができる。
本発明の第1の実施形態の光学素子の平面図である。 図1のII−II線に沿っての光学素子の端面図である。 図1のIII−III線に沿っての光学素子の端面図である。 図1の光学素子の製造方法の一工程における基板の平面図である。 図4の後の工程における基板の平面図である。 図5のVI−VI線に沿っての基板の断面図である。 図5の後の工程における基板の平面図である。 本発明の第2の実施形態の光学素子の平面図である。 図8のIX−IX線に沿っての光学素子の端面図である。 図8のX−X線に沿っての光学素子の端面図である。 本発明の第3の実施形態の光学素子の縦断面図である。 本発明の第4の実施形態の光学素子の平面図である。 図12のXIII−XIII線に沿っての光学素子の端面図である。 図12のXIV−XIV線に沿っての光学素子の端面図である。 本発明の第5の実施形態の光学素子の平面図である。 図15のXVI−XVI線に沿っての光学素子の端面図である。 図15のXVII−XVII線に沿っての光学素子の端面図である。 図15の光学素子の製造方法の一工程における基板の断面図である。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
[第1の実施形態]
図1、図2及び図3に示されるように、第1の実施形態の光学素子1は、反射型グレーティングである光学機能部10を有している。光学機能部10は、一方の側から入射した光Lを分光して反射する。光学素子1は、シリコン、プラスチック、セラミック又はガラス等からなる正方形板状(例えば、外形12mm×12mm、厚さ0.6mm)の基材2を備えている。基材2の表面2aには、開口3aに向かって末広がりとなる正四角錐台状の凹部3が形成されている。なお、基材2の材料には、前述した材料に限らず、様々な材料を適用することができる。また、基材2及び凹部3の形状には、前述した形状に限らず、様々の形状を適用することができる。ただし、後述する成形層4の剥離や光学機能部10の変形をより確実に防止するために、凹部3の開口形状は、凹部3の深さ方向から見た場合に凹部3の中心点に関して点対称の形状であることが好ましい。
基材2上には、光硬化性のエポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン又は有機無機ハイブリッド樹脂等のレプリカ用光学樹脂を光硬化させることによって形成された成形層4が配置されている。成形層4は、凹部3の深さ方向(すなわち、一方の側)から見た場合に円形状となっており、成形層4の外縁4aは、正方形状の開口3aの各頂点を通っている。なお、成形層4の材料には、前述した光硬化性の樹脂材料に限らず、熱硬化性の樹脂材料、又は低融点ガラスや有機無機ハイブリッドガラス等、後述する成形型30による成形及び硬化が可能な様々な材料(成形材料)を適用することができる。
成形層4は、一体的に形成された本体部(第1の部分)5及び乗上げ部(第2の部分)6を有している。本体部5は、凹部3の深さ方向から見た場合に凹部3内に位置しており、凹部3の底面3b及び側面3cの全体を覆っている。乗上げ部6は、本体部5と繋がった状態で基材2の表面2a上に位置しており、正方形状の開口3aの各辺の外側に設けられている。つまり、乗上げ部6は、凹部3を挟んで対向しかつ凹部3を包囲するように複数設けられている。
成形層4は、凹部3の所定の内面である底面3bと対向する凹状の曲面(所定の面)4bを有している。曲面4bは、凹部3の底面3bの中心に向かって凹んだ曲面であり、正方形状の開口3aの各辺の中点を通って、本体部5から各乗上げ部6に至っている。曲面4bにおける本体部5上の所定の領域には、鋸歯状断面のブレーズドグレーティング、矩形状断面のバイナリグレーティング、又は正弦波状断面のホログラフィックグレーティング等に対応するグレーティングパターンが形成されている。
成形層4の曲面4b上には、AlやAu等の蒸着膜である反射膜7が形成されている。反射膜7は、曲面4bにおける本体部5上の所定の領域ではグレーティングパターンに対応するように形成されており、この部分が、反射型グレーティングである光学機能部10となっている。なお、反射膜7の材料には、前述した材料に限らず、様々な材料を適用することができる。
以上説明したように、第1の実施形態の光学素子1では、使用時の温度変化等によって発生する応力が基材2の凹部3に集中しても、本体部5と繋がった状態で基材2の表面2a上に位置する乗上げ部6によって、基材2の凹部3内に位置する本体部5が押え付けられる。この作用には、乗上げ部6が位置する表面2aが、凹部3の側面(内面)3cと不連続な面(ここでは、平坦面)となっていることが寄与している。しかも、乗上げ部6が、凹部3を挟んで対向しかつ凹部3を包囲するように複数設けられているので、本体部5が周囲から均一に押さえ付けられることになる。これにより、基材2からの成形層4の剥離が確実に防止される。さらに、使用時の温度変化等に起因する成形層4の収縮や膨張が、基材2の表面2a上に位置する乗上げ部6に吸収されて、基材2の凹部3内に位置する本体部5の収縮や膨張が緩和される。しかも、乗上げ部6が、凹部3を挟んで対向しかつ凹部3を包囲するように複数設けられているので、本体部5の収縮や膨張が均一に緩和されることになる。これにより、本体部5の曲面4bの変形が確実に防止され、延いてはその曲面4bに設けられた光学機能部10の変形が確実に防止される。よって、第1の実施形態の光学素子1によれば、簡易な構成で、成形層4の剥離や光学機能部10の変形を確実に防止することできる。
また、光学機能部10が設けられる面が、凹部3の底面3bと対向するように成形層4に形成された曲面4bであるため、成形層4を薄くして、使用時の温度変化等に起因する成形層4の収縮や膨張自体を抑制することができる。
次に、上述した光学素子1の製造方法について説明する。まず、図4に示されるように、例えばシリコンからなる基板20を用意する。基板20は、格子状に切断(ダイシング)することにより複数の基材2となるものである。そして、基板20の表面20aに、基材2の表面2aごとに、エッチング等により凹部3を形成する。これにより、表面2aに凹部3が形成された基材2が複数準備されたことになる。続いて、基板20の表面20aに、基材2の凹部3ごとに、成形層4となる成形材料(ここでは、光硬化性の樹脂材料)を配置する。これにより、複数の基材2上に成形材料が配置されたことになる。
続いて、図5及び図6に示されるように、基材2の凹部3ごとに成形材料に成形型30を押し当てる。そして、その状態で、成形材料を光硬化させるための光(例えば紫外線等)を成形型30に透過させて成形材料に照射し、成形材料を硬化させることにより、本体部5及び乗上げ部6を有する成形層4を形成する。さらに、成形層4から成形型30を離型させた後に、成形層4を熱硬化させてもよい。なお、成形材料を光硬化させるための光に対して基材2が透過性を有していれば、その光を基材2に透過させて成形材料に照射してもよい。また、成形材料の硬化方法には、光硬化に限らず、成形材料の種類に応じて熱硬化等の様々な硬化方法を適用することができる。
成形型30は、光学機能部10が設けられる曲面4bを、凹部3の底面3bと対向するように本体部5及び乗上げ部6に形成するための成形面30aを有している。成形面30aは、成形型30が成形材料に押し当てられたときに、凹部3の開口3aと断続的に接触するように形成されている。ここでは、成形面30aは、曲面4bと相補関係を有する凸状の曲面であり、正方形状の開口3aの各辺の中点に接触する。
続いて、図7に示されるように、AlやAu等を蒸着することにより、成形層4の曲面4b上に反射膜7を形成し、曲面4bごとに光学機能部10を設ける。この蒸着は、必要に応じて、曲面4bの全面又は曲面4bの任意の範囲(マスク蒸着)に対して行われる。そして、基板20を格子状に切断(ダイシング)して、グレーティング素子である光学素子1を複数得る。
以上説明したように、光学素子1の製造方法では、硬化時に成形材料が収縮しても、本体部5と繋がった状態で基材2の表面2a上に位置する乗上げ部6が本体部5に優先して収縮するため、基材2の凹部3内に位置する本体部5の収縮が緩和される。しかも、乗上げ部6が、凹部3を挟んで対向しかつ凹部3を包囲するように複数設けられているので、本体部5の収縮が均一に緩和されることになる。これにより、本体部5の曲面4bの変形が確実に防止され、延いてはその曲面4bに設けられる光学機能部10の変形が確実に防止される。さらに、製造時の温度変化等によって発生する応力が基材2の凹部3に集中しても、基材2の表面2a上に位置する乗上げ部6によって、基材2の凹部3内に位置する本体部5が押え付けられる。しかも、乗上げ部6が、凹部3を挟んで対向しかつ凹部3を包囲するように複数設けられているので、本体部5が周囲から均一に押さえ付けられることになる。これにより、基材2からの成形層4の剥離が確実に防止される。よって、光学素子1の製造方法によれば、成形層4の剥離や光学機能部10の変形を確実に防止することができる。
また、成形型30の成形面30aは、成形型30が成形材料に押し当てられたときに、凹部3の開口3aと断続的に接触するように形成されている。これによれば、硬化時に成形材料からガスが発生しても、そのガスが、成形型30の成形面30aと凹部3の開口3aとの非接触部分から逃がされるので、成形層4にボイドが形成されるのを防止することができる。
また、成形型30が成形材料に押し当てられたときに、凹部3内の成形材料に十分な圧力が加わるので、曲面4bにおける本体部5上の所定の領域にグレーティングパターンを安定的にかつ精度良く形成することができる。
また、成形型30が成形材料に押し当てられたときに、成形型30の成形面30aが凹部3の開口3aと複数の点で接触するため、成形型30の高さ方向(すなわち、凹部3の深さ方向)の位置決めを容易にかつ確実に行うことができる。さらに、グレーティングパターンを転写するための成形面30aのパターンが凹部3の底面3bに接触するような事態も防止される。
また、上述した光学素子1の製造方法によれば、表面2aに凹部3が形成された一種類の基材2に対して、曲率の異なる成形面30aを有するもの等、複数種類の成形型30を適用して、複数種類の光学素子1を製造することができる。
[第2の実施形態]
図8、図9及び図10に示されるように、第2の実施形態の光学素子1は、成形層4の本体部5が凹部3の底面3b及び側面3cの全体を覆っていない点で、上述した第1の実施形態の光学素子1と主に相違している。第2の実施形態の光学素子1では、本体部5は、凹部3の各隅部で引いた状態となっている。これは、成形材料が硬化するときに、成形型30の成形面30aと凹部3の開口3aとの非接触部分から優先して成形材料が引いていくためである。成形材料の量が比較的少ない場合や、成形材料の粘度が比較的低い場合等に、このような状態となり易い。このような場合にも、成形型30の成形面30aと凹部3の開口3aとの接触部分では、基材2の表面2aに成形材料が乗り上げ、引き難くなるため、その接触部分に乗上げ部6が形成される。よって、第2の実施形態の光学素子1によれば、上述した第1の実施形態の光学素子1と同様の効果が奏される。
[第3の実施形態]
図11に示されるように、第3の実施形態の光学素子1は、光学機能部10がミラーである点で、上述した第1の実施形態の光学素子1と主に相違している。第3の実施形態の光学素子1では、成形層4の曲面4b及び反射膜7にグレーティングパターンが形成されておらず、光学機能部10がミラーとされている。このように、光学機能部10には、グレーティングに限らず、ミラー等、様々な光学的機能を持たせることができる。よって、第3の実施形態の光学素子1によれば、上述した第1の実施形態の光学素子1と同様の効果に加え、簡易な構成のミラー素子を得ることができるという効果が奏される。
[第4の実施形態]
図12、図13及び図14に示されるように、第4の実施形態の光学素子1は、成形層4にアライメントマーク21が設けられている点、及び基材2に位置決め部22が設けられている点で、上述した第1の実施形態の光学素子1と主に相違している。
第4の実施形態の光学素子1では、成形層4の曲面4bにおける矩形状の所定の領域Rにグレーティングパターンが形成されている。アライメントマーク21は、グレーティングパターンのグレーティング溝の延在方向においてグレーティングパターン(すなわち、光学機能部10)を挟むように一対設けられている。なお、所定の領域R及びアライメントマーク21は、成形層4の曲面4bにおいて本体部5に対応する領域内に位置している。
ここでは、所定の領域Rに形成されたグレーティングパターンは、凹部3の深さ方向から見た場合に、凹部3の中心に対して、グレーティング溝の延在方向に垂直な方向にシフトしている。また、反射膜7は、凹部3の深さ方向から見た場合に、所定の領域Rに内接するように円形状に形成されている。
アライメントマーク21は、成形型30による成形層4の形成の際に、グレーティングパターンと共に形成される。従って、アライメントマーク21は、グレーティングパターン(すなわち、光学機能部10)に対して高精度に位置決めされた状態となっている。
位置決め部22は、基材2を貫通する断面矩形状の孔であり、凹部3及び成形層4の周囲に複数設けられている。位置決め部22は、エッチング等により、凹部3と共に形成される。従って、位置決め部22は、凹部3に対して高精度に位置決めされた状態となっている。しかも、成形型30による成形層4の形成によってグレーティングパターンが凹部3に対して高精度に位置決めされるので、位置決め部22は、グレーティングパターン(すなわち、光学機能部10)に対して高精度に位置決めされた状態となっている。
以上のように構成された第4の実施形態の光学素子1によれば、上述した第1の実施形態の光学素子1と同様の効果に加え、次のような効果が奏される。
すなわち、例えば、光入射部が設けられたパッケージに光学素子1を収容する場合に、パッケージに設けられた凸部を位置決め部22に嵌めたり、パッケージを貫通するリードピンを位置決め部22に挿通させたりすることで、パッケージの光入射部に対して光学機能部10を位置決めすることができる。
さらに、例えば、光入射部が設けられたパッケージに、光学素子1と共に、光学機能部10で分光された光を検出する光検出ユニットを収容する場合に、アライメントマーク21を基準として、光学機能部10に対して光検出ユニットを位置決めすることができる。このとき、アライメントマーク21は、成形層4の曲面4bにおいて本体部5に対応する領域内に位置しているので、アライメントマーク21には、歪みや位置ずれが生じ難くなっている。
また、例えば、光検出ユニットに設けられた凸部を位置決め部22に嵌めることで、光学機能部10に対して光検出ユニットを位置決めされた強固な分光ユニットを得ることができる。
また、反射膜7が所定の領域Rに対して部分的に形成されているので、光学機能部10で分光された光を検出する光検出ユニットに対する入射NAを制御することができる。この場合、反射膜7は、楕円形状や矩形状であってもよく、また、その一部が所定の領域Rからはみ出していてもよい。
なお、位置決め部22は、基材2を貫通する孔に限定されず、凹部であってもよい。この場合、位置決め部22には、パッケージに設けられた凸部、パッケージを貫通するリードピンの端部、光検出ユニットに設けられた凸部等が嵌められる。
[第5の実施形態]
図15、図16及び図17に示されるように、第5の実施形態の光学素子1は、成形層4の乗上げ部6が平坦化されている点で、上述した第4の実施形態の光学素子1と主に相違している。
第5の実施形態の光学素子1では、乗上げ部6が、基材2の表面2aに略平行な平坦面6aを有しており、平坦面6aに、アライメントマーク23が設けられている。アライメントマーク23は、所定の領域Rに形成されたグレーティングパターンを挟むように二対設けられている。より詳細には、アライメントマーク23は、グレーティング溝の延在方向においてグレーティングパターン(すなわち、光学機能部10)を挟むように一対設けられ、さらに、グレーティング溝の延在方向に垂直な方向においてグレーティングパターン(すなわち、光学機能部10)を挟むように一対設けられている。
アライメントマーク23は、成形型30による成形層4の形成の際に、グレーティングパターン及びアライメントマーク21と共に形成される。この場合、図18に示されるように、成形型30には、成形面30aを包囲する鍔状のリム部31が設けられており、リム部31の平坦面31aには、アライメントマーク23を転写するためのパターンが設けられている。乗上げ部6の平坦面6aは、リム部31の平坦面31aが乗上げ部6に押圧されることにより形成され、このとき、乗上げ部6の平坦面6aにアライメントマーク23が形成される。従って、アライメントマーク23は、アライメントマーク21と同様に、グレーティングパターン(すなわち、光学機能部10)に対して高精度に位置決めされた状態となっている。なお、成形型30の押し当ての際には、成形型30の成形面30aが凹部3の開口3aと接触するので、乗上げ部6の厚さを容易にかつ確実に均一化することができる。
以上のように構成された第5の実施形態の光学素子1によれば、上述した第4の実施形態の光学素子1と同様の効果に加え、次のような効果が奏される。
すなわち、例えば、光入射部が設けられたパッケージに、光学素子1と共に、光学機能部10で分光された光を検出する光検出ユニットを収容する場合に、アライメントマーク21に加えてアライメントマーク23を基準として、光学機能部10に対して光検出ユニットを位置決めすることができる。このとき、アライメントマーク23は、乗上げ部6の平坦面6aに位置しているので、凹部3の深さ方向から見た場合に認識し易いものとなっている。
また、成形層4の乗上げ部6が平坦化されているので、光検出ユニット等を光学素子1上にスタックしたり、光検出ユニット等を光学素子1上に近接配置したりすることができる。さらに、乗上げ部6が平坦化される分、乗上げ部6と基材2の表面2aとの接触面積が増加するため、基材2からの成形層4の剥離をより確実に防止することができる。
以上、本発明の第1〜第5の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、基材2と成形層4との界面において屈折率の整合を図り、光Lを基材2側(他方の側)から光学機能部10に入射させるようにしてもよい。さらに、光Lを一方の側及び他方の側のいずれから入射させる場合にも、反射膜7を設けずに、光Lを光学機能部10(例えば透過型グレーティング等)に透過させるようにしてもよい。
また、基材2の表面2aに形成された凹部3の内面は、一続きの曲面等、曲面であってもよい。また、光学機能部10が設けられる成形層4の所定の面は、曲面4bに限定されず、平坦面等であってもよい。さらに、その所定の面は、少なくとも本体部5に形成されていれば、本体部5から乗上げ部6に至っていなくてもよい。逆に、光学機能部10は、本体部5から乗上げ部6に至っていてもよい。
また、乗上げ部6が凹部3を挟んで対向する場合、対向する方向は任意である。また、乗上げ部6は、凹部3を挟んで対向するように一組だけ設けられていてもよい。また、乗上げ部6は、例えば120°ごとに配置されるなど、凹部3を挟んで対向せずに凹部3を包囲するように複数設けられていてもよい。また、乗上げ部6は、基材2の表面2a上において一続きになっていてもよい。
また、光学素子1の製造方法において、成形型30を成形材料に押し当てるときには、成形型30の成形面30aを、凹部3の開口3a等、基材2に接触させなくてもよい。
本発明によれば、成形層の剥離や光学機能部の変形を防止することができる。
1…光学素子、2…基材、2a…表面、3…凹部、3a…開口、3b…底面(内面)、4…成形層、4b…曲面(所定の面)、5…本体部(第1の部分)、6…乗上げ部(第2の部分)、10…光学機能部、30…成形型、30a…成形面。

Claims (7)

  1. 表面に凹部が形成された基材と、
    前記基材上に配置された成形層と、を備え、
    前記成形層は、前記凹部の深さ方向から見た場合に前記凹部内に位置する第1の部分、及び前記第1の部分と繋がった状態で前記基材の前記表面上に位置する第2の部分を有し、
    前記第1の部分において前記凹部の内面と対向する所定の面には、光学機能部が設けられている、光学素子。
  2. 前記第2の部分は、前記凹部を挟んで対向するように複数設けられている、請求項1記載の光学素子。
  3. 前記第2の部分は、前記凹部を包囲するように複数設けられている、請求項1又は2記載の光学素子。
  4. 前記光学機能部は、グレーティングである、請求項1〜3のいずれか一項記載の光学素子。
  5. 前記光学機能部は、ミラーである、請求項1〜3のいずれか一項記載の光学素子。
  6. 表面に凹部が形成された基材を準備する工程と、
    前記基材上に成形材料を配置する工程と、
    前記成形材料に成形型を押し当て、前記成形材料を硬化させることにより、前記凹部の深さ方向から見た場合に前記凹部内に位置する第1の部分、及び前記第1の部分と繋がった状態で前記基材の前記表面上に位置する第2の部分を有する成形層を形成する工程と、を備え、
    前記成形型は、光学機能部が設けられる所定の面を、前記凹部の内面と対向するように前記第1の部分に形成するための成形面を有する、光学素子の製造方法。
  7. 前記成形面は、前記成形型が前記成形材料に押し当てられたときに、前記凹部の開口と断続的に接触するように形成されている、請求項6記載の光学素子の製造方法。
JP2012556911A 2011-02-08 2012-02-08 光学素子及びその製造方法 Active JP5996440B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011025181 2011-02-08
JP2011025181 2011-02-08
PCT/JP2012/052844 WO2012108457A1 (ja) 2011-02-08 2012-02-08 光学素子及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2012108457A1 true JPWO2012108457A1 (ja) 2014-07-03
JP5996440B2 JP5996440B2 (ja) 2016-09-21

Family

ID=46638670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012556911A Active JP5996440B2 (ja) 2011-02-08 2012-02-08 光学素子及びその製造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9360599B2 (ja)
EP (1) EP2674793B1 (ja)
JP (1) JP5996440B2 (ja)
CN (2) CN103348270B (ja)
TW (1) TWI536051B (ja)
WO (1) WO2012108457A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6234667B2 (ja) * 2012-08-06 2017-11-22 浜松ホトニクス株式会社 光学素子及びその製造方法
JP6364626B2 (ja) * 2013-07-29 2018-08-01 パナソニックIpマネジメント株式会社 回折光学素子、回折光学素子の製造方法および回折光学素子の製造方法に用いられる型
CN103645530B (zh) * 2013-11-06 2016-03-02 中国科学院物理研究所 反射式光学元件及其设计方法和在太阳能电池中的应用
WO2015170721A1 (ja) * 2014-05-09 2015-11-12 コニカミノルタ株式会社 光学素子の成形方法、成形型、及び光学素子
TWI627449B (zh) * 2016-04-15 2018-06-21 中央研究院 曲面繞射光柵、光譜儀及曲面繞射光柵製造方法
JP7186104B2 (ja) * 2019-01-30 2022-12-08 浜松ホトニクス株式会社 分光器、及び分光器の製造方法

Family Cites Families (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3592529A (en) * 1970-03-04 1971-07-13 Gen Electric Lenticular lens array for optical projection system
JPH05220773A (ja) 1992-02-14 1993-08-31 Olympus Optical Co Ltd 複合型光学素子の成形方法および複合型光学素子成形 用金型
JPH0659104A (ja) 1992-08-10 1994-03-04 Nikon Corp 非球面光学素子の製造方法
JP3517259B2 (ja) * 1993-08-27 2004-04-12 大日本印刷株式会社 磁気記録媒体
JP3409383B2 (ja) * 1993-09-06 2003-05-26 株式会社ニコン 非球面光学素子の製造方法
US6781756B1 (en) * 1995-08-29 2004-08-24 Olympus Corporation Diffractive optical element
US7070862B1 (en) 1999-07-23 2006-07-04 Nikon Corporation Resin-bond type optical element, production method therefor and optical article
US6473232B2 (en) * 2000-03-08 2002-10-29 Canon Kabushiki Kaisha Optical system having a diffractive optical element, and optical apparatus
JP2002223032A (ja) * 2001-01-26 2002-08-09 Toshiba Corp 光素子及びその製造方法
JP2003240931A (ja) * 2001-12-13 2003-08-27 Canon Inc 回折光学素子及びその製造方法
JP4454898B2 (ja) * 2001-12-17 2010-04-21 キヤノン株式会社 走査光学系及びそれを有する画像形成装置
JP2003266450A (ja) 2002-03-18 2003-09-24 Canon Inc 光学素子及びその製造方法
US6894840B2 (en) * 2002-05-13 2005-05-17 Sony Corporation Production method of microlens array, liquid crystal display device and production method thereof, and projector
DE60326724D1 (de) 2002-05-30 2009-04-30 Ibm Strukturierungsverfahren
JP4204298B2 (ja) 2002-10-11 2009-01-07 シチズン電子株式会社 プラスチックレンズの製造方法
KR100486727B1 (ko) 2002-11-14 2005-05-03 삼성전자주식회사 평판형 렌즈의 제조방법
KR100624414B1 (ko) 2003-12-06 2006-09-18 삼성전자주식회사 회절 렌즈 어레이 몰드의 제조 방법 및 uv 디스펜서
DE102004020363A1 (de) * 2004-04-23 2005-11-17 Schott Ag Verfahren zur Herstellung eines Masters, Master und Verfahren zur Herstellung von optischen Elementen sowie optischen Element
JP4552556B2 (ja) 2004-08-04 2010-09-29 旭硝子株式会社 液晶レンズ素子および光ヘッド装置
JP2006177994A (ja) 2004-12-20 2006-07-06 Shimadzu Corp レプリカ光学素子
CN102109626A (zh) * 2005-10-07 2011-06-29 株式会社尼康 微小光学元件
US7265057B2 (en) * 2005-11-18 2007-09-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd 3D lithography with laser beam writer for making hybrid surfaces
JP4811032B2 (ja) 2006-01-30 2011-11-09 株式会社島津製作所 反射型レプリカ光学素子
US8154803B2 (en) * 2006-04-13 2012-04-10 Panasonic Corporation Diffractive optical element with improved light transmittance
JP2007309964A (ja) * 2006-05-16 2007-11-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 複合光学素子及びその製造方法
JP2007313768A (ja) * 2006-05-26 2007-12-06 Olympus Corp 複合光学素子の製造方法、複合光学素子の成形装置
JP4286905B2 (ja) * 2006-12-14 2009-07-01 パナソニック株式会社 レンズおよびその製造方法
EP2063238B1 (en) * 2007-06-08 2018-08-22 Hamamatsu Photonics K.K. Spectroscope
JP4891840B2 (ja) * 2007-06-08 2012-03-07 浜松ホトニクス株式会社 分光モジュール
TWI342862B (en) * 2008-01-31 2011-06-01 Univ Nat Taiwan Method of micro/nano imprinting
KR101518518B1 (ko) * 2008-03-04 2015-05-07 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 분광 모듈
JP5111163B2 (ja) * 2008-03-04 2012-12-26 浜松ホトニクス株式会社 分光器
CN101246229A (zh) * 2008-03-25 2008-08-20 清华大学 一种在凸面基底上直接制作光刻胶母光栅的方法
JP5205239B2 (ja) * 2008-05-15 2013-06-05 浜松ホトニクス株式会社 分光器
JP5205242B2 (ja) * 2008-05-15 2013-06-05 浜松ホトニクス株式会社 分光器の製造方法
JP2010102000A (ja) * 2008-10-22 2010-05-06 Panasonic Corp 回折光学素子および回折光学素子の製造方法
US8559109B2 (en) * 2008-12-24 2013-10-15 Panasonic Corporation Method for producing diffractive optical element, and diffractive optical element, including a diffraction grating and molded optical adjusting layer
JP5421684B2 (ja) * 2009-07-29 2014-02-19 キヤノン株式会社 回折光学素子、それを用いた分光測色装置および画像形成装置
JP2011053143A (ja) * 2009-09-03 2011-03-17 Hamamatsu Photonics Kk 分光モジュール
DE102009046831B4 (de) * 2009-11-18 2015-02-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Strahlungserzeugungsvorrichtung zum Erzeugen einer elektromagnetischen Strahlung mit einer einstellbaren spektralen Zusammensetzung und Verfahren zur Herstellung derselben
JP2012013530A (ja) * 2010-06-30 2012-01-19 Fujifilm Corp 回折格子及びその製造方法、並びに放射線撮影装置
US8294993B2 (en) * 2010-07-26 2012-10-23 Microvision, Inc. Variable reflectivity notch filter and optical devices using same
JP6083925B2 (ja) 2010-08-20 2017-02-22 シチズン時計株式会社 光学構造を備えた基板及びそれを用いた光学素子
CN102782535A (zh) * 2011-02-22 2012-11-14 松下电器产业株式会社 衍射光学元件及包括该衍射光学元件的摄像装置
JP2013029813A (ja) * 2011-06-23 2013-02-07 Panasonic Corp 回折光学素子及びそれを備えた撮像装置
JP2013033222A (ja) * 2011-07-05 2013-02-14 Panasonic Corp 回折光学素子及びそれを備えた撮像装置
US8873961B2 (en) * 2011-08-09 2014-10-28 Oracle International Corporation Echelle grating with cyclic free-spectral range
CN103097926A (zh) * 2011-08-24 2013-05-08 松下电器产业株式会社 衍射光学元件及衍射光学元件的制造方法
EP2662205B1 (en) * 2012-05-11 2020-06-24 Canon Kabushiki Kaisha Laminated diffraction optical element and production method thereof
US20140118830A1 (en) * 2012-10-25 2014-05-01 L-3 Integrated Optical Systems Tinsley Optical grating including a smoothing layer

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012108457A1 (ja) 2012-08-16
EP2674793A1 (en) 2013-12-18
CN106199795B (zh) 2019-03-05
TWI536051B (zh) 2016-06-01
EP2674793B1 (en) 2020-03-25
US20140022642A1 (en) 2014-01-23
CN106199795A (zh) 2016-12-07
EP2674793A4 (en) 2017-09-20
CN103348270B (zh) 2016-08-17
CN103348270A (zh) 2013-10-09
TW201239415A (en) 2012-10-01
JP5996440B2 (ja) 2016-09-21
US9360599B2 (en) 2016-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5996440B2 (ja) 光学素子及びその製造方法
JP6234667B2 (ja) 光学素子及びその製造方法
JP4420141B2 (ja) ウエハレンズの製造方法及びウエハレンズ
JP5205242B2 (ja) 分光器の製造方法
US9649788B2 (en) Method of fabricating an array of optical lens elements
KR20100017250A (ko) 마이크로 광학 장치의 대량 생산, 그에 대응하는 도구 및 결과적인 구조물
JP2014032368A5 (ja)
JP4888241B2 (ja) マイクロレンズアレイ付き部品の製造方法
US11644683B2 (en) Optical element including at least two diffractive layers
TWI502234B (zh) 光波導的製法
JP4656019B2 (ja) 高分子光導波路の製造方法
JP2006084885A (ja) レプリカ回折格子の製造方法
CN106371182B (zh) 晶片级透镜系统及其制造方法
TWI498616B (zh) 光波導之製法(一)
TWI498618B (zh) 光波導之製法(二)
JP2009126036A (ja) レンズ基板の製造方法
KR20120061419A (ko) 렌즈 어레이 모듈 및 이의 성형방법
JP2005081782A5 (ja)
KR20160145923A (ko) 마스터 렌즈 제작용 금형 및 이를 이용한 마스터 렌즈 제작방법
JP2006123302A (ja) 光学素子の製造方法
JP2000356728A (ja) 光ファイバ実装基板、該光ファイバ実装基板の製造方法および前記光ファイバ実装基板を製造するための型

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141105

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151208

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160208

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160802

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160824

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5996440

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150