JP2001166117A - ガラス光学素子の製造方法 - Google Patents
ガラス光学素子の製造方法Info
- Publication number
- JP2001166117A JP2001166117A JP35301299A JP35301299A JP2001166117A JP 2001166117 A JP2001166117 A JP 2001166117A JP 35301299 A JP35301299 A JP 35301299A JP 35301299 A JP35301299 A JP 35301299A JP 2001166117 A JP2001166117 A JP 2001166117A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- optical element
- glass optical
- predetermined shape
- manufacturing
- 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.)
- Pending
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims abstract description 117
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 44
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 35
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 17
- 238000003491 array Methods 0.000 description 6
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 6
- 239000002585 base Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910000287 alkaline earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005401 pressed glass Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 多数のマイクロプリズム等のガラス光学素子
を同時に製造し、その生産性を向上させる。 【解決手段】 本発明のガラス光学素子の製造方法は、
少なくとも上型32及び下型31を含む成形型でガラス
材をプレス成形することにより、該上型及び下型によっ
て形成された、所望の形状及び面精度を有する第1及び
第2の面であって、少なくとも該第1の面40bに所定
形状の凹凸が複数形成されているガラス体40を得る工
程201と、前記第1の面40bの所定形状の凹凸を少
なくとも一つ含み、かつ、前記第2の面の一部を含むよ
うに、該ガラス体を複数個に切断分離することにより、
複数個のガラス光学素子10を得る工程203とを含
む。
を同時に製造し、その生産性を向上させる。 【解決手段】 本発明のガラス光学素子の製造方法は、
少なくとも上型32及び下型31を含む成形型でガラス
材をプレス成形することにより、該上型及び下型によっ
て形成された、所望の形状及び面精度を有する第1及び
第2の面であって、少なくとも該第1の面40bに所定
形状の凹凸が複数形成されているガラス体40を得る工
程201と、前記第1の面40bの所定形状の凹凸を少
なくとも一つ含み、かつ、前記第2の面の一部を含むよ
うに、該ガラス体を複数個に切断分離することにより、
複数個のガラス光学素子10を得る工程203とを含
む。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザカプラその
他の光学装置に使用されるマイクロプリズム、マイクロ
レンズ、回折格子などのガラス光学素子の製造方法に関
し、特にその量産性を向上させるに好適なガラス光学素
子の製造方法に関する。
他の光学装置に使用されるマイクロプリズム、マイクロ
レンズ、回折格子などのガラス光学素子の製造方法に関
し、特にその量産性を向上させるに好適なガラス光学素
子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】レーザカプラその他の光学装置にマイク
ロプリズム、マイクロレンズ、回折格子が広く採用され
ている。図1にレーザカプラ等で用いられるマイクロプ
リズムの一例を示す。図に示すように、マイクロプリズ
ム10は、光を入射する面(以下、入光面11)と、該
入光面11から入射され所定角度屈折された光の少なく
とも一部を透過し、残りを反射する面(以下、第1反射
面12)と、該第1反射面12で反射された光を透過す
る面(以下、第2反射面13)と、前記第1反射面12
に対し所定角度(図の例では90度)で隣り合う面14
と、入光面11と第1反射面12の間の面15を備え
る。
ロプリズム、マイクロレンズ、回折格子が広く採用され
ている。図1にレーザカプラ等で用いられるマイクロプ
リズムの一例を示す。図に示すように、マイクロプリズ
ム10は、光を入射する面(以下、入光面11)と、該
入光面11から入射され所定角度屈折された光の少なく
とも一部を透過し、残りを反射する面(以下、第1反射
面12)と、該第1反射面12で反射された光を透過す
る面(以下、第2反射面13)と、前記第1反射面12
に対し所定角度(図の例では90度)で隣り合う面14
と、入光面11と第1反射面12の間の面15を備え
る。
【0003】このマイクロプリズム10をレーザカプラ
に用いる場合、前記第1及び第2の反射面12及び13
のぞれぞれに、複数のフォトダイオード16を並列配置
し、各フォトダイオード16の信号強度に基づいて入射
された光の状態を検出する。
に用いる場合、前記第1及び第2の反射面12及び13
のぞれぞれに、複数のフォトダイオード16を並列配置
し、各フォトダイオード16の信号強度に基づいて入射
された光の状態を検出する。
【0004】従来、この種のマイクロプリズムを製造す
る場合は、マイクロプリズムの外形寸法に近い角棒状の
ガラス素材を用意し、その一つの角部を研削及び研磨す
ることによって前記入光面11を形成した後、長手方向
に分離切断してマイクロプリズムを得ることが一般的に
は行われている。
る場合は、マイクロプリズムの外形寸法に近い角棒状の
ガラス素材を用意し、その一つの角部を研削及び研磨す
ることによって前記入光面11を形成した後、長手方向
に分離切断してマイクロプリズムを得ることが一般的に
は行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のマイクロプリズムの製造方法においては、以
下のような問題があった。 (1)角棒状のガラス素材1本毎に、前記入光面11の
加工をする必要があり、その生産性が必ずしも高くな
い。 (2)角棒状のガラス素材1本毎の加工により、各ガラ
ス素材において加工精度が一定せず、製造されるマイク
ロプリズムの品質にばらつきが生じる恐れがある。ま
た、角棒状のガラス素材に生じた撓みや捩れが、入光面
11の面精度にばらつきを生じさせる可能性もある。
うな従来のマイクロプリズムの製造方法においては、以
下のような問題があった。 (1)角棒状のガラス素材1本毎に、前記入光面11の
加工をする必要があり、その生産性が必ずしも高くな
い。 (2)角棒状のガラス素材1本毎の加工により、各ガラ
ス素材において加工精度が一定せず、製造されるマイク
ロプリズムの品質にばらつきが生じる恐れがある。ま
た、角棒状のガラス素材に生じた撓みや捩れが、入光面
11の面精度にばらつきを生じさせる可能性もある。
【0006】一方、マイクロレンズや回折格子の製造に
おいても、その量産性が問題となっている。すなわち、
マイクロレンズは、球状のガラスプリフォームを溶融軟
化し、製造するレンズの光学面に沿った成形面を有する
成形型でこれをプレスして1つづつ製造される。また、
回折格子は、ガラス基板上にフォトリソエッチング(す
なわち、ガラス基板に遮光膜を形成し、光照射させてガ
ラスを感光させた後、その部分をエッチングにより除去
する)により、複数の凹凸のパターンを形成し、後にこ
れを個々の回折格子単位に切断分離することにより製造
されている。また、最近では個々の回折格子をプレス成
型する方法も提案されている(例えば、特開平10−3
37734号公報)。これらの製造方法は、前記従来の
マイクロプリズムの製造方法における問題と同様に、そ
の生産性及び品質の一定性に問題がある。
おいても、その量産性が問題となっている。すなわち、
マイクロレンズは、球状のガラスプリフォームを溶融軟
化し、製造するレンズの光学面に沿った成形面を有する
成形型でこれをプレスして1つづつ製造される。また、
回折格子は、ガラス基板上にフォトリソエッチング(す
なわち、ガラス基板に遮光膜を形成し、光照射させてガ
ラスを感光させた後、その部分をエッチングにより除去
する)により、複数の凹凸のパターンを形成し、後にこ
れを個々の回折格子単位に切断分離することにより製造
されている。また、最近では個々の回折格子をプレス成
型する方法も提案されている(例えば、特開平10−3
37734号公報)。これらの製造方法は、前記従来の
マイクロプリズムの製造方法における問題と同様に、そ
の生産性及び品質の一定性に問題がある。
【0007】従って本発明の目的は、多数のマイクロプ
リズムなどのガラス光学素子を同時に製造し、その生産
性を著しく向上させることができる製造方法を提供する
ことにある。
リズムなどのガラス光学素子を同時に製造し、その生産
性を著しく向上させることができる製造方法を提供する
ことにある。
【0008】また、本発明の別の目的は、多数のマイク
ロプリズムをなどのガラス光学素子を同時に製造するこ
とによって、その品質を一定にすることができる製造方
法を提供することにある。
ロプリズムをなどのガラス光学素子を同時に製造するこ
とによって、その品質を一定にすることができる製造方
法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のガラス光学素子
の製造方法は、少なくとも上型及び下型を含む成形型で
ガラス材をプレス成形することにより、該上型及び下型
によって形成された、所望の形状及び面精度を有する第
1及び第2の面であって、少なくとも該第1の面に所定
形状の凹凸が複数形成されているガラス体を得る工程、
前記第1の面の所定形状の凹凸を少なくとも一つ含み、
かつ、前記第2の面の一部を含むように、該ガラス体を
複数個に切断分離することにより、複数個のガラス光学
素子を得る工程を含んで構成される。
の製造方法は、少なくとも上型及び下型を含む成形型で
ガラス材をプレス成形することにより、該上型及び下型
によって形成された、所望の形状及び面精度を有する第
1及び第2の面であって、少なくとも該第1の面に所定
形状の凹凸が複数形成されているガラス体を得る工程、
前記第1の面の所定形状の凹凸を少なくとも一つ含み、
かつ、前記第2の面の一部を含むように、該ガラス体を
複数個に切断分離することにより、複数個のガラス光学
素子を得る工程を含んで構成される。
【0010】この場合において、前記ガラス体を複数個
に切断分離する工程の前に、前記第2の面を、得ようと
するガラス光学素子が所望の光学的機能を有するように
研磨する工程を行うことが好ましい。
に切断分離する工程の前に、前記第2の面を、得ようと
するガラス光学素子が所望の光学的機能を有するように
研磨する工程を行うことが好ましい。
【0011】また、本発明は、第1の面及びこの面と反
対側の第2の面を有し、少なくとも該第1の面に所定形
状の凹凸が複数形成されているガラス体を用意する工
程、前記第2の面を、得ようとするガラス光学素子が所
望の光学的機能を有するように研磨する工程、前記第1
の面の所定形状の凹凸を少なくとも一つ含み、かつ、前
記研磨された第2の面の一部を含むように、該ガラス体
を複数個に切断分離することにより、複数個のガラス光
学素子を得る工程を含んで構成される。
対側の第2の面を有し、少なくとも該第1の面に所定形
状の凹凸が複数形成されているガラス体を用意する工
程、前記第2の面を、得ようとするガラス光学素子が所
望の光学的機能を有するように研磨する工程、前記第1
の面の所定形状の凹凸を少なくとも一つ含み、かつ、前
記研磨された第2の面の一部を含むように、該ガラス体
を複数個に切断分離することにより、複数個のガラス光
学素子を得る工程を含んで構成される。
【0012】ここで、前記ガラス体は、前記所定形状の
凹凸に対応した成形面を有する成形型でガラス材をプレ
ス成形することにより得られたものであることが好まし
い。
凹凸に対応した成形面を有する成形型でガラス材をプレ
ス成形することにより得られたものであることが好まし
い。
【0013】また、前記プレスされるガラス材が、予め
所定形状に成形されたガラス板状体を加熱軟化したもの
であることが好ましい。
所定形状に成形されたガラス板状体を加熱軟化したもの
であることが好ましい。
【0014】また、前記研磨工程は、前記ガラス体を2
枚用意し、これを前記所定形状の凹凸を形成した第1の
面を内側にして重ね合わせた状態で、該ガラス体の一方
又は双方の前記第2の面を平坦研磨することにより行う
ことが好ましい。
枚用意し、これを前記所定形状の凹凸を形成した第1の
面を内側にして重ね合わせた状態で、該ガラス体の一方
又は双方の前記第2の面を平坦研磨することにより行う
ことが好ましい。
【0015】この場合に、前記重ね合わせた状態は、一
方のガラス体の前記所定形状の凹凸の凸部が他方のガラ
ス体の前記所定形状の凹凸の凹部に入り込むように重ね
合わされるようにすることができる。
方のガラス体の前記所定形状の凹凸の凸部が他方のガラ
ス体の前記所定形状の凹凸の凹部に入り込むように重ね
合わされるようにすることができる。
【0016】また、前記所定形状の凹凸の少なくとも一
部が光学的機能を有するものであることが好ましい。
部が光学的機能を有するものであることが好ましい。
【0017】また、前記所定形状の凹凸は、第1の平面
と、該第1の平面に対し所定角度を有する第2の平面と
により構成されているものとすることができる。
と、該第1の平面に対し所定角度を有する第2の平面と
により構成されているものとすることができる。
【0018】更に、前記ガラス体は、前記所定形状の凹
凸の凸部における厚さが2mm以下であることが好まし
く、前記研磨工程実施後のガラス体は、前記所定形状の
凹凸の凸部における厚さが0.7mm以下であることが
好ましい。
凸の凸部における厚さが2mm以下であることが好まし
く、前記研磨工程実施後のガラス体は、前記所定形状の
凹凸の凸部における厚さが0.7mm以下であることが
好ましい。
【0019】また、前記ガラス体は、前記所定形状の凹
凸の凹部における厚さが1mm以下であることが好まし
い。
凸の凹部における厚さが1mm以下であることが好まし
い。
【0020】また、前記研磨工程は、光学素子の機能面
である平面の面精度が、λ/2以下(但し、λは製造す
るガラス光学素子に入射する光の波長)となるよう前記
ガラス体を研磨することが好ましい。
である平面の面精度が、λ/2以下(但し、λは製造す
るガラス光学素子に入射する光の波長)となるよう前記
ガラス体を研磨することが好ましい。
【0021】本発明において、前記研磨工程の前に、前
記プレス成型されたガラス体を所定時間熱処理する熱処
理工程を更に備えることができる。
記プレス成型されたガラス体を所定時間熱処理する熱処
理工程を更に備えることができる。
【0022】ここで、前記熱処理工程は、前記ガラス体
を構成するガラスの転移点付近の温度で実施されること
が好ましい。
を構成するガラスの転移点付近の温度で実施されること
が好ましい。
【0023】本発明において好ましくは、前記ガラス光
学素子がマイクロプリズムである。
学素子がマイクロプリズムである。
【0024】また、好ましくは、前記ガラス光学素子
が、マイクロレンズ又は回折格子である。
が、マイクロレンズ又は回折格子である。
【0025】本発明はまた、前記何れかの方法によりガ
ラス光学素子を製造したのち、さらに、該ガラス光学素
子と、該ガラス光学素子による光の反射及び/又は屈折
により得られた信号を読み込む受光素子とを組みあわせ
る工程を含む光学装置の製造方法に関する。
ラス光学素子を製造したのち、さらに、該ガラス光学素
子と、該ガラス光学素子による光の反射及び/又は屈折
により得られた信号を読み込む受光素子とを組みあわせ
る工程を含む光学装置の製造方法に関する。
【0026】
【発明の実施の形態】以下、図示した一実施形態に基い
て本発明を詳細に説明する。本実施形態においては、図
1において示したマイクロプリズムを製造するための方
法に沿って、本発明を説明する。もっとも、本発明の製
造方法により製造され得るマイクロプリズムの具体的な
形状は、図1に示されたものに限定されず、また本発明
の製造方法は、マイクロプリズムのみならず、他のガラ
ス光学素子、例えばマイクロレンズや回折格子の製造に
広く適用することができる。以下の説明により、このこ
とが明らかにされるであろう。
て本発明を詳細に説明する。本実施形態においては、図
1において示したマイクロプリズムを製造するための方
法に沿って、本発明を説明する。もっとも、本発明の製
造方法により製造され得るマイクロプリズムの具体的な
形状は、図1に示されたものに限定されず、また本発明
の製造方法は、マイクロプリズムのみならず、他のガラ
ス光学素子、例えばマイクロレンズや回折格子の製造に
広く適用することができる。以下の説明により、このこ
とが明らかにされるであろう。
【0027】図2は、本発明の製造方法における各工程
を示したフローチャートである。本発明による製造工程
は、板状のガラス基板を一対の成形型を用いてプレスす
る工程201を備える。後に詳細に説明するように、こ
のプレスに用いられる一対の成形型は、その一方が平坦
な成形面を有し、他方が図1に示した第1反射面12及
び面14のなす角度、すなわち90度に形成された山部
を有する鋸歯状の成形面を有する。これらの成形型を用
いたプレス成形により、板状のガラス基板は、圧延され
ると同時に、その一方の面が該鋸歯状の成形面に沿った
形状に加工される。該プレス成形によって成形されたガ
ラス基板を、以下、プリズムアレイと呼ぶ。製造するマ
イクロプリズムの材料として好適な材料がガラス基板の
材料として採択される。例えば、ガラス基板の材料とし
て、各種基板用ガラスに用いられるSiO2-アルカリ酸化
物-アルカリ土類酸化物のガラスやその他各種光学ガラ
スを用いることができる。
を示したフローチャートである。本発明による製造工程
は、板状のガラス基板を一対の成形型を用いてプレスす
る工程201を備える。後に詳細に説明するように、こ
のプレスに用いられる一対の成形型は、その一方が平坦
な成形面を有し、他方が図1に示した第1反射面12及
び面14のなす角度、すなわち90度に形成された山部
を有する鋸歯状の成形面を有する。これらの成形型を用
いたプレス成形により、板状のガラス基板は、圧延され
ると同時に、その一方の面が該鋸歯状の成形面に沿った
形状に加工される。該プレス成形によって成形されたガ
ラス基板を、以下、プリズムアレイと呼ぶ。製造するマ
イクロプリズムの材料として好適な材料がガラス基板の
材料として採択される。例えば、ガラス基板の材料とし
て、各種基板用ガラスに用いられるSiO2-アルカリ酸化
物-アルカリ土類酸化物のガラスやその他各種光学ガラ
スを用いることができる。
【0028】図3に、前記一対の成形型を用いてガラス
基板のプレスを行う様子を模式的に示した。同図(A)
に示すように、平坦な成形面31aを有する所定温度
(例えば、700度)に加熱された成形型31上に、予
め所定温度に昇温され、軟化された板状のガラス基板3
0を配置する。その上から、該ガラス基板30に対し、
前述した鋸歯状の成形面32aを有する所定温度に加熱
された成形型32を降下し、これら一対の成形型31及
び32によってガラス基板30をプレスする。成形型3
1及び32を降温し、ガラス基板30が所定温度以下に
達するまでこの状態を維持した後、成形型32を上昇さ
せ、更にプレス後のガラス基板30を自然冷却してから
型より搬出する。該プレス工程201を経ることによ
り、図4に示すようなプリズムアレイ40が得られる。
好適な実施例において、ガラス基板のサイズは、20×
27×1.28mm、プレスにより成形されるプリズム
アレイのサイズは、全厚H=1.39mm、鋸歯状部分
の高さh=0.45mm、そのピッチP=0.95mm
である。また、使用される成形型の素材は超硬であり、
その成形面にはカーボン系の離型膜をコーティングする
ことができる。
基板のプレスを行う様子を模式的に示した。同図(A)
に示すように、平坦な成形面31aを有する所定温度
(例えば、700度)に加熱された成形型31上に、予
め所定温度に昇温され、軟化された板状のガラス基板3
0を配置する。その上から、該ガラス基板30に対し、
前述した鋸歯状の成形面32aを有する所定温度に加熱
された成形型32を降下し、これら一対の成形型31及
び32によってガラス基板30をプレスする。成形型3
1及び32を降温し、ガラス基板30が所定温度以下に
達するまでこの状態を維持した後、成形型32を上昇さ
せ、更にプレス後のガラス基板30を自然冷却してから
型より搬出する。該プレス工程201を経ることによ
り、図4に示すようなプリズムアレイ40が得られる。
好適な実施例において、ガラス基板のサイズは、20×
27×1.28mm、プレスにより成形されるプリズム
アレイのサイズは、全厚H=1.39mm、鋸歯状部分
の高さh=0.45mm、そのピッチP=0.95mm
である。また、使用される成形型の素材は超硬であり、
その成形面にはカーボン系の離型膜をコーティングする
ことができる。
【0029】図2において、本発明による次の製造工程
は、前記プレス成形されたプリズムアレイを研削及び研
磨する工程202である。最終的に製造されるマイクロ
プリズムにおいて、前記入光面11は、その要求される
所定の面精度に加工されなければならない。好適な実施
形態においては、製造するマイクロプリズムアレイに入
射する光の波長をλとした場合、入光面11は、λ/2
以下に加工される。本発明において前記入光面11に相
応するプリズムアレイ上の面は、前記平坦な成形面を有
する成形型によって形成された平坦な側の面(図4にお
ける面40a)である。本工程202において、プリズ
ムアレイを基台上に固定し、要求される寸法まで該プリ
ズムアレイの平坦な面を研削し、次いで所定の面精度に
研磨する。
は、前記プレス成形されたプリズムアレイを研削及び研
磨する工程202である。最終的に製造されるマイクロ
プリズムにおいて、前記入光面11は、その要求される
所定の面精度に加工されなければならない。好適な実施
形態においては、製造するマイクロプリズムアレイに入
射する光の波長をλとした場合、入光面11は、λ/2
以下に加工される。本発明において前記入光面11に相
応するプリズムアレイ上の面は、前記平坦な成形面を有
する成形型によって形成された平坦な側の面(図4にお
ける面40a)である。本工程202において、プリズ
ムアレイを基台上に固定し、要求される寸法まで該プリ
ズムアレイの平坦な面を研削し、次いで所定の面精度に
研磨する。
【0030】プリズムアレイの面を研削及び研磨する上
での一つの重要なことは、その全域を均一に研削及び研
磨することである。前記プリズムアレイは、その厚さが
2mm以下であり、且つその他方の面は鋸歯状に加工さ
れているので、通常用いられる平坦な基台を用いた加工
においては、該研削及び研磨の際にプリズムアレイに掛
かる荷重によって、その面が僅かに湾曲する恐れがあ
る。該僅かな湾曲は、本工程における研削及び研磨の均
一性を低下させるので、極力これを回避しなければなら
ない。
での一つの重要なことは、その全域を均一に研削及び研
磨することである。前記プリズムアレイは、その厚さが
2mm以下であり、且つその他方の面は鋸歯状に加工さ
れているので、通常用いられる平坦な基台を用いた加工
においては、該研削及び研磨の際にプリズムアレイに掛
かる荷重によって、その面が僅かに湾曲する恐れがあ
る。該僅かな湾曲は、本工程における研削及び研磨の均
一性を低下させるので、極力これを回避しなければなら
ない。
【0031】図5及び図6は、前記問題を回避するため
の本発明の一実施形態に係る研削及び研磨の各工程を示
している。これら図に示された方法は、前記プレス工程
201で製造された2つのプリズムアレイを同時に用い
る。この方法は、基本的に一対のプリズムアレイを、そ
の鋸歯状の面を対向させて重ね合わせ、相互に一体に
し、この状態で外側の平坦な面を順次研削、研磨する。
すなわち、工程501及び図6(A)に示すように、基
台60上に、1つ目のプリズムアレイ40Aをその平坦
な面40aが下になるようにして固定する。次いで、工
程502及び図6(B)に示すように、プリズムアレイ
40A上に貼り合せ部材としての固形ワックス61を置
き、これを100度程度にまで熱する。これによって溶
けたワックスはプリズムアレイ40Aの鋸歯状の面40
b上の全域に広がる。
の本発明の一実施形態に係る研削及び研磨の各工程を示
している。これら図に示された方法は、前記プレス工程
201で製造された2つのプリズムアレイを同時に用い
る。この方法は、基本的に一対のプリズムアレイを、そ
の鋸歯状の面を対向させて重ね合わせ、相互に一体に
し、この状態で外側の平坦な面を順次研削、研磨する。
すなわち、工程501及び図6(A)に示すように、基
台60上に、1つ目のプリズムアレイ40Aをその平坦
な面40aが下になるようにして固定する。次いで、工
程502及び図6(B)に示すように、プリズムアレイ
40A上に貼り合せ部材としての固形ワックス61を置
き、これを100度程度にまで熱する。これによって溶
けたワックスはプリズムアレイ40Aの鋸歯状の面40
b上の全域に広がる。
【0032】工程503及び図6(C)に示すように、
前記ワックスを配置したプリズムアレイ40A上に、別
のプリズムアレイ40Bを、その鋸歯状の面40b同士
が噛み合うようにして重ねる。この工程は、前記溶けた
ワックスが冷却固化する前に行われる。所定時間後にワ
ックスが固化することによって、固定されたプリズムア
レイ40Aに対してプリズムアレイ40Bが一体的にな
り、後の研削及び研磨の工程において動くようなことが
なくなる。
前記ワックスを配置したプリズムアレイ40A上に、別
のプリズムアレイ40Bを、その鋸歯状の面40b同士
が噛み合うようにして重ねる。この工程は、前記溶けた
ワックスが冷却固化する前に行われる。所定時間後にワ
ックスが固化することによって、固定されたプリズムア
レイ40Aに対してプリズムアレイ40Bが一体的にな
り、後の研削及び研磨の工程において動くようなことが
なくなる。
【0033】この状態で、工程504及び図6(D)に
示すように、上側のプリズムアレイ40Bに対して、そ
の平滑な面40aを、所定寸法まで研削する。研削は、
砂掛けなどの方法を用いて良い。面40aの研削に次い
で、この面を要求される面精度になるまで研磨する工程
が実施される。図では省略するが、該面の研磨は、酸化
セリウムCeO2等の溶液を研磨剤として用い、研磨皿を該
面に対して摺動することによって行うことができる。以
上により一つのプリズムアレイ40Bに対する研削及び
研磨が終了する。好適な実施例において、全厚1.39
mmのプリズムアレイの研削及び研磨後の全厚は、0.
59mmであった。また、表面形状測定器(タリサー
フ)を使用し長さ方向に15mm長のスキャンをして測
定した場合の平面精度(PRt)は、0.3μm以下で
あった。一方、本実施形態のように2枚のプリズムアレ
イを重ね合わせずに、1枚のプリズムアレイの鋸歯状の
面を下にして基台に固定し、研削及び研磨を行った場合
のPRt値は、同じ条件で4μm程度であった。
示すように、上側のプリズムアレイ40Bに対して、そ
の平滑な面40aを、所定寸法まで研削する。研削は、
砂掛けなどの方法を用いて良い。面40aの研削に次い
で、この面を要求される面精度になるまで研磨する工程
が実施される。図では省略するが、該面の研磨は、酸化
セリウムCeO2等の溶液を研磨剤として用い、研磨皿を該
面に対して摺動することによって行うことができる。以
上により一つのプリズムアレイ40Bに対する研削及び
研磨が終了する。好適な実施例において、全厚1.39
mmのプリズムアレイの研削及び研磨後の全厚は、0.
59mmであった。また、表面形状測定器(タリサー
フ)を使用し長さ方向に15mm長のスキャンをして測
定した場合の平面精度(PRt)は、0.3μm以下で
あった。一方、本実施形態のように2枚のプリズムアレ
イを重ね合わせずに、1枚のプリズムアレイの鋸歯状の
面を下にして基台に固定し、研削及び研磨を行った場合
のPRt値は、同じ条件で4μm程度であった。
【0034】次いで、もう一方のプリズムアレイ40A
の面40aを処理するために、工程505において、こ
のプリズムアレイ対の上下を反転させ、プリズムアレイ
40Aが上側になるようにして、これを基台上に固定す
る。そして、工程506において、先の工程504及び
図6(D)で説明したように、プリズムアレイ40Aの
面40aに対し、研削及び研磨の工程を実施する。以上
により、2枚のプリズムアレイ40A及び40Bに対す
る研削及び研磨工程を終了する。
の面40aを処理するために、工程505において、こ
のプリズムアレイ対の上下を反転させ、プリズムアレイ
40Aが上側になるようにして、これを基台上に固定す
る。そして、工程506において、先の工程504及び
図6(D)で説明したように、プリズムアレイ40Aの
面40aに対し、研削及び研磨の工程を実施する。以上
により、2枚のプリズムアレイ40A及び40Bに対す
る研削及び研磨工程を終了する。
【0035】もっとも本発明において、前記2枚のプリ
ズムアレイを用いて研削及び研磨の工程を実施する代わ
りに、プリズムアレイの鋸歯状の面形状に対応する面形
状を有する基台を用意し、この上で研削及び研磨を実施
することもできる。
ズムアレイを用いて研削及び研磨の工程を実施する代わ
りに、プリズムアレイの鋸歯状の面形状に対応する面形
状を有する基台を用意し、この上で研削及び研磨を実施
することもできる。
【0036】図2において、本発明による次の製造工程
は、前記研削及び研磨されたプリズムアレイを個々のマ
イクロプリズムに分離する工程203である。プリズム
アレイを、その鋸歯状の谷に沿う方向及び該谷と交差す
る方向、すなわちマトリックス状に切断分離することに
よって本工程を達成する。プリズムアレイを切断分離す
るために、本実施形態においてはダイシングソーを用い
る。
は、前記研削及び研磨されたプリズムアレイを個々のマ
イクロプリズムに分離する工程203である。プリズム
アレイを、その鋸歯状の谷に沿う方向及び該谷と交差す
る方向、すなわちマトリックス状に切断分離することに
よって本工程を達成する。プリズムアレイを切断分離す
るために、本実施形態においてはダイシングソーを用い
る。
【0037】図7は、高速回転されたダイシングソー7
0を用いてプリズムアレイ40を切断分離する実施形態
を示している。ダイシングソー70は、その刃面の先端
70aが所定角度の山形状に形成されている。プリズム
アレイ40の鋸歯状の谷に沿う方向における切断におい
ては、この先端70aを活用し、それによってプリズム
アレイの分離と共に、図1に示したマイクロプリズムの
面13及び15を形成する。図8においてプリズムアレ
イの一部を拡大し、ダイシングソー70によって切削さ
れる領域を斜線で示した。図に示す実施形態においてダ
イシングソー70の先端70aの開き角度は90度であ
る。続いて、ダイシングソー70を用いて、プリズムア
レイ40をその鋸歯状の谷と交差する方向に所定の間隔
で分離する。該間隔は、要求されるマイクロプリズム1
0の幅寸法に一致させる。以上により、一枚のプリズム
アレイ40から同型の多数のマイクロプリズムが同時に
製造される。
0を用いてプリズムアレイ40を切断分離する実施形態
を示している。ダイシングソー70は、その刃面の先端
70aが所定角度の山形状に形成されている。プリズム
アレイ40の鋸歯状の谷に沿う方向における切断におい
ては、この先端70aを活用し、それによってプリズム
アレイの分離と共に、図1に示したマイクロプリズムの
面13及び15を形成する。図8においてプリズムアレ
イの一部を拡大し、ダイシングソー70によって切削さ
れる領域を斜線で示した。図に示す実施形態においてダ
イシングソー70の先端70aの開き角度は90度であ
る。続いて、ダイシングソー70を用いて、プリズムア
レイ40をその鋸歯状の谷と交差する方向に所定の間隔
で分離する。該間隔は、要求されるマイクロプリズム1
0の幅寸法に一致させる。以上により、一枚のプリズム
アレイ40から同型の多数のマイクロプリズムが同時に
製造される。
【0038】以上、本発明の一実施形態を図面に沿って
説明した。しかしながら本発明は前記実施形態に示した
事項に限定されず、特許請求の範囲の記載に基いてその
変更、改良等が可能であることは明らかである。本発明
において、前記プリズムアレイの研削及び研磨の工程2
02に先立って、プリズムアレイを所定時間熱処理する
工程を実施しても良い。該熱処理工程によって、アレイ
残留応力が除かれ、研磨後の平坦度が向上する。使用し
たガラスの転移温度(実施例では500度)で2時間保
持した結果、図5及び図6に従う研削及び研磨後におけ
る面のPRt値は、該熱処理を実施しない場合の25%
程度の値に低下した。
説明した。しかしながら本発明は前記実施形態に示した
事項に限定されず、特許請求の範囲の記載に基いてその
変更、改良等が可能であることは明らかである。本発明
において、前記プリズムアレイの研削及び研磨の工程2
02に先立って、プリズムアレイを所定時間熱処理する
工程を実施しても良い。該熱処理工程によって、アレイ
残留応力が除かれ、研磨後の平坦度が向上する。使用し
たガラスの転移温度(実施例では500度)で2時間保
持した結果、図5及び図6に従う研削及び研磨後におけ
る面のPRt値は、該熱処理を実施しない場合の25%
程度の値に低下した。
【0039】また、本発明の製造方法は、前記マイクロ
プリズムの製造方法に限らず、各種マイクロレンズや回
折格子の製造においても採用することができる。すなわ
ち、図9(A)に示すように、所望のレンズの球面に沿
う成形型を用いてレンズアレイ90をプレス成型し、研
磨工程を経た後に(特定のレンズの製造においては研磨
工程は不要である)、これを切断分離して個々のマイク
ロレンズ91を得ることができる。また、同図(B)に
示すように、所望の回折格子の凹凸に沿う成形型を用い
て回折格子アレイ92をプレス成型し、これを切断分離
して個々の回折格子93を得ることができる。
プリズムの製造方法に限らず、各種マイクロレンズや回
折格子の製造においても採用することができる。すなわ
ち、図9(A)に示すように、所望のレンズの球面に沿
う成形型を用いてレンズアレイ90をプレス成型し、研
磨工程を経た後に(特定のレンズの製造においては研磨
工程は不要である)、これを切断分離して個々のマイク
ロレンズ91を得ることができる。また、同図(B)に
示すように、所望の回折格子の凹凸に沿う成形型を用い
て回折格子アレイ92をプレス成型し、これを切断分離
して個々の回折格子93を得ることができる。
【0040】
【発明の効果】以上の如く本発明によれば、多数のマイ
クロプリズムなどのガラス光学素子を同時に製造し、そ
の生産性を著しく向上させることができる。
クロプリズムなどのガラス光学素子を同時に製造し、そ
の生産性を著しく向上させることができる。
【0041】また、本製造方法によって1枚のガラス体
から生産されるマイクロプリズムは、その品質が一定で
あり、その結果、安定した品質のガラス光学素子を製造
することが可能になる。
から生産されるマイクロプリズムは、その品質が一定で
あり、その結果、安定した品質のガラス光学素子を製造
することが可能になる。
【図1】本発明の製造方法により製造されるマイクロプ
リズムの一例を示す図である。
リズムの一例を示す図である。
【図2】本発明の製造方法における各工程を示したフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図3】本発明におけるプレス工程に従いガラス基板を
プレスする様子を模式的に示した図である。
プレスする様子を模式的に示した図である。
【図4】本発明におけるプレス固定により成形されたプ
リズムアレイの斜視図である。
リズムアレイの斜視図である。
【図5】本発明における研削・研磨工程の一実施形態に
沿うフローチャートである。
沿うフローチャートである。
【図6】本発明における研削・研磨工程の一実施形態に
沿う図である。
沿う図である。
【図7】本発明における分離工程に従いプリズムアレイ
を切断分離する様子を模式的に示した図である。
を切断分離する様子を模式的に示した図である。
【図8】図7におけるプリズムアレイの一部を拡大した
図である。
図である。
【図9】本発明の製造方法に従って製造されるマイクロ
レンズ及び回折格子の図である。
レンズ及び回折格子の図である。
10 マイクロプリズム 11 入光面 12 第1反射面 13 第2反射面 14、15 面 16 フォトダイオード 30 板状ガラス基板 31、32 成形型 31a、32a 成形面 40 プリズムアレイ 60 基台 61 固形ワックス 62 研削用砥石 70 ダイシングソー 90 レンズアレイ 91 マイクロレンズ 92 回折格子アレイ 93 回折格子
Claims (18)
- 【請求項1】 少なくとも上型及び下型を含む成形型で
ガラス材をプレス成形することにより、該上型及び下型
によって形成された、所望の形状及び面精度を有する第
1及び第2の面であって、少なくとも該第1の面に所定
形状の凹凸が複数形成されているガラス体を得る工程、 前記第1の面の所定形状の凹凸を少なくとも一つ含み、
かつ、前記第2の面の一部を含むように、該ガラス体を
複数個に切断分離することにより、複数個のガラス光学
素子を得る工程、を含むことを特徴とするガラス光学素
子の製造方法。 - 【請求項2】 前記ガラス体を複数個に切断分離する工
程の前に、前記第2の面を、得ようとするガラス光学素
子が所望の光学的機能を有するように研磨する工程を行
うことを特徴とする請求項1に記載のガラス光学素子の
製造方法。 - 【請求項3】 第1の面及びこの面と反対側の第2の面
を有し、少なくとも該第1の面に所定形状の凹凸が複数
形成されているガラス体を用意する工程、 前記第2の面を、得ようとするガラス光学素子が所望の
光学的機能を有するように研磨する工程、 前記第1の面の所定形状の凹凸を少なくとも一つ含み、
かつ、前記研磨された第2の面の一部を含むように、該
ガラス体を複数個に切断分離することにより、複数個の
ガラス光学素子を得る工程、を含むことを特徴とするガ
ラス光学素子の製造方法。 - 【請求項4】 前記プレスされるガラス材が、予め所定
形状に成形されたガラス板状体を加熱軟化したものであ
る請求項1又は2に記載のガラス光学素子の製造方法。 - 【請求項5】 前記研磨工程は、前記ガラス体を2枚用
意し、これを前記所定形状の凹凸を形成した第1の面を
内側にして重ね合わせた状態で、該ガラス体の一方又は
双方の前記第2の面を平坦研磨することにより行う請求
項2〜4の何れかに記載のガラス光学素子の製造方法。 - 【請求項6】 前記重ね合わせた状態は、一方のガラス
体の前記所定形状の凹凸の凸部が他方のガラス体の前記
所定形状の凹凸の凹部に入り込むように重ね合わされる
請求項5に記載のガラス光学素子の製造方法。 - 【請求項7】 前記所定形状の凹凸の少なくとも一部が
光学的機能を有する請求項1〜6の何れかに記載のガラ
ス光学素子の製造方法。 - 【請求項8】 前記所定形状の凹凸は、第1の平面と、
該第1の平面に対し所定角度を有する第2の平面とによ
り構成されている請求項1〜7の何れかに記載のガラス
光学素子の製造方法。 - 【請求項9】 前記ガラス体は、前記所定形状の凹凸の
凸部における厚さが2mm以下である請求項1〜8の何
れかに記載のガラス光学素子の製造方法。 - 【請求項10】 前記研磨工程実施後のガラス体は、前
記所定形状の凹凸の凸部における厚さが0.7mm以下
である請求項9に記載のガラス光学素子の製造方法。 - 【請求項11】 前記ガラス体は、前記所定形状の凹凸
の凹部における厚さが1mm以下である請求項1〜10
の何れかに記載のガラス光学素子の製造方法。 - 【請求項12】 前記研磨工程は、光学素子の機能面で
ある平面の面精度が、λ/2以下(但し、λは製造する
ガラス光学素子に入射する光の波長)となるよう前記ガ
ラス体を研磨する請求項2〜11の何れかに記載のガラ
ス光学素子の製造方法。 - 【請求項13】 前記研磨工程の前に、前記プレス成型
されたガラス体を所定時間熱処理する熱処理工程を更に
備える請求項2〜12の何れかに記載のガラス光学素子
の製造方法。 - 【請求項14】 前記熱処理工程は、前記ガラス体を構
成するガラスの転移点付近の温度で実施される請求項1
3に記載のガラス光学素子の製造方法。 - 【請求項15】 前記ガラス光学素子が、マイクロプリ
ズムである請求項1〜14の何れかに記載のガラス光学
素子の製造方法。 - 【請求項16】 前記ガラス光学素子が、マイクロレン
ズである請求項1〜14の何れかに記載のガラス光学素
子の製造方法。 - 【請求項17】 前記ガラス光学素子が、回折格子であ
る請求項1〜14のの何れかに記載のガラス光学素子の
製造方法。 - 【請求項18】 請求項1〜18の何れかの方法により
ガラス光学素子を製造したのち、さらに、該ガラス光学
素子と、該ガラス光学素子による光の反射及び/又は屈
折により得られた信号を読み込む受光素子とを組みあわ
せる工程を含む光学装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35301299A JP2001166117A (ja) | 1999-12-13 | 1999-12-13 | ガラス光学素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35301299A JP2001166117A (ja) | 1999-12-13 | 1999-12-13 | ガラス光学素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001166117A true JP2001166117A (ja) | 2001-06-22 |
Family
ID=18427976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35301299A Pending JP2001166117A (ja) | 1999-12-13 | 1999-12-13 | ガラス光学素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001166117A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008149417A (ja) * | 2006-12-19 | 2008-07-03 | Agc Techno Glass Co Ltd | 板状ガラス光学素子の研磨方法 |
| WO2011111409A1 (ja) * | 2010-03-09 | 2011-09-15 | コニカミノルタオプト株式会社 | 光学素子の製造方法 |
| US8083974B2 (en) | 2003-07-04 | 2011-12-27 | Seiko Epson Corporation | Manufacturing method of lens array |
| CN109304539A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-02-05 | 英诺激光科技股份有限公司 | 一种具有任意曲面、用于相差校正的光学器件的间接制作方法 |
| CN109304540A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-02-05 | 英诺激光科技股份有限公司 | 一种具有任意曲面、用于相差校正的光学器件的直接制作方法 |
| DE102024122578A1 (de) | 2023-08-10 | 2025-02-13 | Ohara Inc. | Optisches glas und optisches element |
-
1999
- 1999-12-13 JP JP35301299A patent/JP2001166117A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8083974B2 (en) | 2003-07-04 | 2011-12-27 | Seiko Epson Corporation | Manufacturing method of lens array |
| JP2008149417A (ja) * | 2006-12-19 | 2008-07-03 | Agc Techno Glass Co Ltd | 板状ガラス光学素子の研磨方法 |
| WO2011111409A1 (ja) * | 2010-03-09 | 2011-09-15 | コニカミノルタオプト株式会社 | 光学素子の製造方法 |
| CN109304539A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-02-05 | 英诺激光科技股份有限公司 | 一种具有任意曲面、用于相差校正的光学器件的间接制作方法 |
| CN109304540A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-02-05 | 英诺激光科技股份有限公司 | 一种具有任意曲面、用于相差校正的光学器件的直接制作方法 |
| DE102024122578A1 (de) | 2023-08-10 | 2025-02-13 | Ohara Inc. | Optisches glas und optisches element |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3229871B2 (ja) | 微細形状転写方法および光学部品の製造方法 | |
| AU2004314440B2 (en) | Method for making micro-lens array | |
| WO2003023458A2 (en) | Multiple lens molding system and method | |
| JP2001166117A (ja) | ガラス光学素子の製造方法 | |
| EP1484622A1 (en) | Prism and method of producing the same | |
| JP3991682B2 (ja) | ガラスの精密孔あけ方法、光ファイバーコネクタ用フェルールの製造方法および磁気ディスクガラス基板の製造方法 | |
| JP2000275479A (ja) | 複数段v溝を有するv溝基板及びその製造方法 | |
| JP4777265B2 (ja) | 熱成形により光学部品を製造する方法および装置 | |
| JPH11277543A (ja) | マイクロレンズアレイ成形用金型の作製方法 | |
| JP2001163628A (ja) | 成形品の製造方法 | |
| JP3850062B2 (ja) | 光学素子の製造方法及び光学素子成形型 | |
| JP4106616B2 (ja) | 光ファイバアレイ用基板の製造方法 | |
| JP2002059440A (ja) | 光学物品の製造方法、該製造方法による光学物品、該光学物品を有する光学系、及び該光学系を有する撮影装置と観察装置 | |
| JP2004010456A (ja) | 光学素子製造方法、および光学素子 | |
| JP2002062416A (ja) | 光学素子の製造方法または素子の製造方法、これらの素子を有する光学系、撮影装置、観察装置 | |
| JP2004010399A (ja) | ガラス成形体の製造方法 | |
| JPH11194226A (ja) | 光ファイバ固定用部材、光ファイバアレイおよび光導波路モジュール | |
| JP2000028857A (ja) | 光ファイバガイドブロックおよびその製造方法 | |
| JP2002122720A (ja) | 光学素子及び光学素子の加工方法 | |
| JP3217153B2 (ja) | 光学素材成形型、それを使用する光学素材成形方法およびそれにより得られる光学素材 | |
| JP2003063835A (ja) | 光学素子成形型およびその製造方法 | |
| JP2621941B2 (ja) | 光学素子の成形方法 | |
| JP2004348008A (ja) | V溝基板およびその製造方法、ならびにv溝成形金型 | |
| JPH02252628A (ja) | 光学素子の成形方法 | |
| JPH01226746A (ja) | ガラスレンズ成形型 |