(57)【要約】【課題】表面粗さが容易に得られるオーダーのガラス基材を直接接合させる。【解決手段】  第１プリズム２１と第２プリズム２２を接着剤を用いずに直接接合するときに、まず、第１プリズム２１の斜面２１ａに、第１プリズム２１に接合する第２プリズム２２と主成分が等しいガラス薄膜２４を成膜する。そして、ガラス薄膜２４と第２プリズム２２の側面２２ａとを、その相互間に蒸留水３１を介在させて密着させた後に、蒸留水３１を蒸発させて第１プリズム２１と第２プリズム２２とを一体化する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ガラス基材の接合面に、前記第１ガラス基材に接合する第２ガラス基材と主成分が等しい薄膜を成膜する成膜工程と、
前記薄膜と前記第２ガラス基材の接合面とを、その相互間に水を介在させて密着した後に前記水を蒸発させて前記第１ガラス基材と前記第２ガラス基材とを一体化する接合工程と、
を備えることを特徴とするガラス基材の接合方法。
【請求項２】
前記接合工程における前記水の蒸発は、大気中で、常温以上かつ水の沸点未満の所定温度での加熱により行われることを特徴とする請求項１記載のガラス基材の接合方法。
【請求項３】
前記接合工程の後に、前記第１ガラス基材と前記第２ガラス基材との接合体を真空中で加熱する接合強化工程を行うことを特徴とする請求項１または２記載のガラス基材の接合方法。
【請求項４】
前記第１ガラス基材の接合面に所定の光学的機能を有する光学薄膜が予め形成され、前記成膜工程は前記光学薄膜の表面に行われることを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載のガラス基材の接合方法。
【請求項５】
前記光学薄膜の表面を研磨した後に、前記成膜工程が行われることを特徴とする請求項４記載のガラス基材の接合方法。
【請求項６】
前記薄膜は、層状に複数連続して設けられることを特徴とする請求項１ないし５いずれかに記載のガラス基材の接合方法。
【請求項７】
前記成膜工程で成膜される前記薄膜は、常温から１００度の間での温度変化に対し、ｄ線に対する屈折率の変化量が０．５％以下であることを特徴とする請求項１ないし６いずれかに記載のガラス基材の接合方法。
【請求項８】
前記薄膜が二酸化ケイ素からなることを特徴とする請求項１ないし７いずれかに記載のガラス基材接合方法。
【請求項９】
第１ガラス基材と第２ガラス基材との接合体であって、前記第１ガラス基材の前記第２ガラス基材との接合面に、前記第２ガラス基材と主成分が等しい薄膜が形成され、この薄膜と前記第２ガラス基材との接合面との間に介在させた水を蒸発させることにより、前記第２ガラス基材の接合面が前記薄膜を介して前記第１ガラス基材の接合面に接合されていることを特徴とするガラス接合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学薄膜を介在させてガラス基材を接合したガラス接合体及びその接合方法に関するものであり、さらに詳しくは、接着剤を用いずにガラス基材を接合したガラス接合体及びその接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
偏光ビームスプリッタや偏光変換素子，ダイクロイックプリズム，接合レンズ等、ガラス基材を接合した光学素子が様々な製品に利用されている。こうしてガラス基材を接合して接合型光学素子を製造するときには、薄く強固に、かつ安価にガラス基材を接合することができることから、例えば紫外線により硬化する光硬化型接着剤等の接着剤が用いられる。
【０００３】
また、近年では、プロジェクタや青色光を利用した光ディスク等が普及しているが、こうした光学機器にも上述のような接合型光学素子が用いられている。しかし、ガラス基材の接合に用いられる接着剤は、紫外線に近い青色光が照射されたり、高照度，高温環境で使用されると、褪色等の劣化が経時的に生じることが知られている。特に、高照度，高温環境下で用いられるプロジェクタの光学系や、青色光に対応した光ピックアップ等の光学機器では、接着剤の劣化に伴う接合型光学素子の光学的性能の劣化が、光学機器全体の寿命を決めるボトルネックとなってしまうことがある。このため、接合型光学素子には、高照度，高温環境や紫外線で劣化し難いような、耐久性が求められている。
【０００４】
このため、近年では、接着剤を利用せずに、ガラス基板やプリズム，レンズ等のガラス基材同士を直接的に接合する方法、いわゆるオプティカルコンタクトが知られている（特許文献１）。
【０００５】
オプティカルコンタクトは、極めて精密に研磨した接合面同士を接触させることで、原子間，分子間の相互作用によりガラス基材を接合する方法である。このため、オプティカルコンタクトによってガラス基材を接合するためには、接合面の算術表面粗さ（Ｒａ，以下、単に「表面粗さ」という）が、大きくても１〜２ｎｍのオーダーであることが必要と言われ、実質的には表面粗さがオングストロームオーダーであることが求められる。
【０００６】
また、オプティカルコンタクトと同様に、半導体の分野では、接着剤を用いずに半導体基板を直接接合する技術が知られている。例えば、薄い酸化膜を形成させ、さらにこの酸化膜に水酸基を付与する表面処理を施した接合面同士を接触させて、熱処理を施すことにより、半導体基板は直接接合される。このように、半導体基板を直接接合する場合においても、接合面の表面粗さは少なくとも１〜２ｎｍのオーダーで、実質的にはこれ以下の表面粗さの接合面でなければ、直接接合することは難しいことが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２７９４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
オプティカルコンタクトによってガラス基材を直接接合するときに要求される接合面の表面粗さは、実現不可能ではないが、容易に得られるオーダーの表面粗さではない。例えば、ガラス基材等の表面を特に平滑に仕上げる研磨加工として鏡面研磨加工が知られているが、一般的な鏡面研磨加工で得られる表面粗さは、精密なものでも５〜１０ｎｍ程度となっている。これと比較すれば、オプティカルコンタクトには、鏡面研磨よりも一桁程度も精密な研磨が要求されることが分かる。
【０００９】
このため、オプティカルコンタクトでガラス基材を直接接合した接合型光学素子は製造が難しく、製造できるにしても高価になってしまうという問題がある。特に、プロジェクタや光ピックアップ等、普及が著しく、安価に量産されることが望まれる光学機器に、オプティカルコンタクトを利用した接合型光学素子を用いることは難しい。
【００１０】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、接合面の表面粗さが容易に得られるオーダーのガラス基材を直接接合するガラス基材接合方法を提供することを目的とする。また、ガラス基材を直接接合した接合型光学素子を、安定して製造することができるようにし、安価に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のガラス基材の接合方法は、第１ガラス基材の接合面に、前記第１ガラス基材に接合する第２ガラス基材と主成分が等しい薄膜を成膜する成膜工程と、前記薄膜と前記第２ガラス基材の接合面とを、その相互間に水を介在させて密着した後に前記水を蒸発させて前記第１ガラス基材と前記第２ガラス基材とを一体化する接合工程と、を備えることを特徴とするガラス基材の接合方法。
【００１２】
また、前記接合工程における前記水の蒸発は、大気中で、常温以上かつ水の沸点未満の所定温度での加熱により行われることを特徴とする。
【００１３】
また、前記接合工程の後に、前記第１ガラス基材と前記第２ガラス基材との接合体を真空中で加熱する接合強化工程を行うことを特徴とする。
【００１４】
また、前記第１ガラス基材の接合面に所定の光学的機能を有する光学薄膜が予め形成され、前記成膜工程は前記光学薄膜の表面に行われることを特徴とする。
【００１５】
また、前記光学薄膜の表面を研磨した後に、前記成膜工程が行われることを特徴とする。
【００１６】
また、前記薄膜は、層状に複数連続して設けられることを特徴とする。
【００１７】
また、前記成膜工程で成膜される前記薄膜は、常温から１００度の間での温度変化に対し、ｄ線に対する屈折率の変化量が０．５％以下であることを特徴とする。
【００１８】
また、前記薄膜が二酸化ケイ素からなることを特徴とする。
【００１９】
本発明のガラス接合体は、第１ガラス基材と第２ガラス基材との接合体であって、前記第１ガラス基材の前記第２ガラス基材との接合面に、前記第２ガラス基材と主成分が等しい薄膜が形成され、この薄膜と前記第２ガラス基材との接合面との間に介在させた水を蒸発させることにより、前記第２ガラス基材の接合面が前記薄膜を介して前記第１ガラス基材の接合面に接合されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のガラス基材接合方法によれば、接合面の表面粗さが容易に得られるオーダーのガラス基材を直接接合することができる。また、このガラス基材接合方法を用いることで、ガラス基材を直接接合した接合型光学素子を、安定して製造することができ、安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ビームスプリッタの構成を示す説明図である。
【図２】ビームスプリッタの製造工程を示す説明図である。
【図３】半透膜の表面を研磨する様子を示す説明図である。
【図４】ガラス薄膜を複数設ける例を示す説明図である。
【図５】ガラス基板からビームスプリッタを製造する様子を示す説明図である。
【図６】ガラス基板からビームスプリッタを製造する様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
光ピックアップ１１は、青色光用の光ディスク１２に光を入射させることによりデータを読み書きする光学系であり、光源１６、ビームスプリッタ１７（ガラス接合体）、パワーモニタ１８等から構成される。
【００２３】
光ディスク１２は、波長４０５ｎｍ近傍の青色光を利用して、データの読み出しや書き込みが行われる。また、光源１６は、光ディスク１２に入射させる青色光を発生する光源であり、レーザーダイオードやコリメートレンズ，１／２波長板，回折格子等から構成される。レーザーダイオードは波長４０５ｎｍ近傍の青色光を発する。そして、レーザーダイオードで発せられた青色光は、コリメートレンズで平行光に整えられるとともに、１／２波長板を通過することによりＳ偏光に整えられる。さらに、回折格子によって、データの読み書きに利用される主ビームと、トラッキング等に利用される２つの副ビームに分岐されて、ビームスプリッタ１７に入射する。
【００２４】
ビームスプリッタ１７は、光源１６から入射する青色光を、光ディスク１２の方向とパワーモニタ１８の方向の２方向に分岐させる光学素子であり、第１プリズム２１（第１ガラス基材），第２プリズム２２（第２ガラス基材），半透膜２３，ガラス薄膜２４から構成される。
【００２５】
第１プリズム２１は、二酸化ケイ素にホウ酸が混合されたホウケイ酸ガラスからなる直角三角形状のプリズムであり、半透膜２３及びガラス薄膜２４を介して、斜辺で第２プリズム２２と接合される。第２プリズム２２は、第１プリズム２１と同様に、ホウケイ酸ガラスからなる直角三角形状のプリズムであり、直角を成す２辺のうち１辺の側の側面２２ａ（接合面）に、半透膜２３及びガラス薄膜２４を介して第１プリズム２１の斜辺が接合されている。また、第１プリズム２１や第２プリズム２２の表面は、表面粗さＲａが１０ｎｍの程度に平滑な表面となっている。さらに、第１プリズム２１と第２プリズム２２の接合には接着剤は用いられておらず、第１プリズム２１の表面に設けられたガラス薄膜２４と第２プリズム２２の側面２２ａを直接接触させて、第１プリズム２１と第２プリズム２２は直接接合されている。
【００２６】
半透膜２３は、複数の誘電体薄膜を積層して構成され、第１プリズム２１の斜面２１ａ（接合面）に設けられる。半透膜２３には、光源１６からＳ偏光の青色光が第１プリズム２１を通って入射する。このとき、半透膜２３は、入射した青色光の約７０％を光ディスク１２側に反射し、残り約３０％を第２プリズム２２側に透過する。また、ここでは半透膜２３にはＳ偏光だけが入射するが、半透膜２３は波長によらずＰ偏光を略１００％透過する。
【００２７】
ガラス薄膜２４は、直接接合される第２プリズム２２と主成分が同じガラス材料からなる厚さ０．２μｍの薄膜であり、半透膜２３上に成膜される。ここでは、前述のように第２プリズム２２がホウケイ酸ガラスからなるので、ガラス薄膜２４は二酸化ケイ素からなる。また、成膜された段階で、ガラス薄膜２４の表面は表面粗さＲａが１０ｎｍの程度に平滑な表面となっており、第１プリズム２１と第２プリズム２２を接合してビームスプリッタ１７を形成するときには、ガラス薄膜２４の表面は、接着剤を介さずに第２プリズム２２の表面と直接接触し、接合される。
【００２８】
さらに、ガラス薄膜２４は、室温から１００度程度の範囲の温度変化に対して、屈折率が殆ど変化しない高密度のガラス薄膜であり、室温（１５〜２５度）から１００度の範囲で温度を変化させたときに、ｄ線（５８９．３ｎｍ）に対する屈折率Ｎｄの変化が、０．０２〜０．１％の範囲に抑えられている。
【００２９】
半透膜２３を透過して、第２プリズム２２に入射した青色光は、第２プリズム２２の直角を成す２辺のうち第１プリズム２１に対向する側の側面２２ｂで全反射され、パワーモニタ１８に入射する。
【００３０】
こうして、ビームスプリッタ１７は、第１プリズム２１側の表面にガラス薄膜２４を設け、このガラス薄膜２４の表面と第２プリズム２２の表面を接触させて、第１プリズム２１と第２プリズム２２を直接接合する。したがって、ビームスプリッタ１７は、第１プリズム２１と第２プリズム２２の接合に接着剤が用いられていない。このため、ビームスプリッタ１７には青色光が入射するが、この青色光によってビームスプリッタ１７に経時的な劣化が生じることはない。同様に、第１プリズム２１と第２プリズム２２を直接接合しているので、ビームスプリッタ１７を高照度環境下で用いる場合にも、これによってビームスプリッタ１７に経時的な劣化が生じることはない。
【００３１】
パワーモニタ１８は、ビームスプリッタ１７から入射した青色光を光電変換し、その光量を計測する。こうしてパワーモニタ１８によって計測された青色光の光量に基づいて、光ディスク１２に入射する青色光の光量がデータの読み書きに適切な光量になるように、光源１６から出射される青色光の光量が調節される。
【００３２】
上述のように構成される光ピックアップ１１は、第１プリズム２１と第２プリズム２２を接着剤を用いずに直接接合したビームスプリッタ１７を用いているので、青色光が入射されることによる経時的な劣化は生じない。さらに、ビームスプリッタ１７は、後述する接合方法により、表面粗さＲａが１０ｎｍのオーダーのガラス薄膜２４と第２プリズム２２を直接接合している。こうした、表面粗さＲａが１０ｎｍのオーダーの表面は、イオンプレーティング等による成膜や、鏡面研磨加工等の一般的な精密研磨加工によって容易に得られる。このため、ビームスプリッタ１７は、安定して安価に製造することができる。
【００３３】
ビームスプリッタ１７は、図２（Ａ）〜（Ｄ）に示す手順で製造される。まず、図２（Ａ）に示すように、まず、第１プリズム２１の斜面２１ａに半透膜２３を成膜する。このとき、第１プリズム２１の表面は研磨されており、半透膜２３を成膜する斜面２１ａを含め、いずれの表面も、表面粗さＲａが１０ｎｍのオーダーに平滑に仕上げられている。
【００３４】
次に、図２（Ｂ）に示すように、半透膜２３上に高密度のガラス薄膜２４を成膜する（成膜工程）。このガラス薄膜２４はイオンプレーティングによって成膜される。ガラス薄膜２４の表面は、成膜された段階で、表面粗さＲａが１０ｎｍのオーダーの平滑な表面となっている。また、ここで成膜されるガラス薄膜２４は０．２μｍの厚さに成膜されるとともに、前述のように常温から１００度の間で屈折率Ｎｄの温度による変化が０．０２％〜０．１％程度に抑えられる程度に高密度に成膜される。これにより、後述するように、ガラス薄膜２４上に散逸することなく蒸留水を張ることができる。
【００３５】
そして、図２（Ｃ）に示すように、第１プリズム２１と第２プリズム２２を接合する（接合工程）。このとき、第１プリズム２１の斜面２１ａ上（ガラス薄膜２４上）に薄く蒸留水３１を張り、この蒸留水３１を介してガラス薄膜２４と第２プリズム２４の側面２２ａを密着させる。こうして密着させた第１プリズム２１及び第２プリズム２２を大気中で８５度に加熱し、この状態を４時間維持することで、第１プリズム２１と第２プリズム２２の間の蒸留水３１を徐々に蒸発させる。そして、図２（Ｄ）に示すように、第１プリズム２１と第２プリズム２２の間の蒸留水３１が蒸発し、ガラス薄膜２４（第１プリズム２１）の表面と第２プリズム２２の側面２２ａが直接接触すると、第１プリズム２１と第２プリズム２２は直接接合され、一体化されたビームスプリッタ１７となる。
【００３６】
こうして接合されたビームスプリッタ１７は、温度や湿度等の環境の変化等により自然に接合が剥離してしまうことはない程度に強固に接合されるが、この接合の強度は、紫外線硬化型接着剤等の接着剤による接合の強度と比較すれば弱い。このため、大気中で接合された第１プリズム２１及び第２プリズム２２は、真空中で３５０度に４時間加熱される（接合強化工程）。これにより、第１プリズム２１と第２プリズム２２の接合強度が強化される。
【００３７】
上述のようにしてビームスプリッタ１７を製造すると、接着剤を用いずに、第１プリズム２１と第２プリズム２２を直接接合させることができる。さらに、上述の手順でビームスプリッタ１７を製造すれば、表面粗さＲａが１０ｎｍ程度の成膜や研磨加工により容易に得られる表面であっても直接接合させることができる。このため、ビームスプリッタ１７を、歩留まり良く安定して、かつ、安価に製造することができる。
【００３８】
なお、上述の実施形態では、第１プリズム２１の斜面２１ａに半透膜２３を成膜した後、半透膜２３の表面を研磨等せずに、その上にガラス薄膜２４を成膜する例を説明したが、ガラス薄膜２４を成膜する前に、半透膜２３の表面を研磨することが好ましい。
【００３９】
図３（Ａ）に示すように、第１プリズム２１の斜面２１ａに半透膜２３を成膜すると、成膜の様態によっては、半透膜２３に局所的な凸状の部分３６（以下、凸部という）が生じることがある。例えば、半透膜２３は、前述のようにイオンプレーティングによって成膜されるが、半透膜２３の材料がクラスター状になって第１プリズム２１に飛着すると、これを核とした凸部３６が局所的に生じる。こうした凸部３６が残されたまま、半透膜２３上にガラス薄膜２４を成膜すると、ガラス薄膜２４が凸部３６のサイズに比べて薄い場合には、ガラス薄膜２４にも同様の凸部が現れる。このため、大局的にはガラス薄膜２４の表面粗さＲａが１０ｎｍ程度であり、かつ、前述の手順でビームスプリッタ１７を製造しても、第１プリズム２１と第２プリズム２２が接合されなかったり、接合されてもきわめて弱い接合となってしまう。このため、図３（Ｂ）に示すように、第１プリズム２１の斜面２１ａに半透膜２３を成膜した後に、半透膜２３の表面を研磨して凸部３６を除去し（研磨工程）、その後、凸部３６のない半透膜２３の表面にガラス薄膜２４を成膜することが好ましい。
【００４０】
凸部３６を除去するために半透膜２３の表面を研磨するときには、メラミン樹脂からなるスポンジや目の細かい磨りガラス等を、ヤスリとして好適に用いることができる。特に、これらのヤスリは、＃２０００相当の目の細かさであることが好ましい。
【００４１】
なお、上述の実施形態では、半透膜２３上にガラス薄膜２４を成膜する例を説明したが、こうしてガラス薄膜２４を成膜すると、図４（Ａ）に示すように、ガラス薄膜２４に部分的な孔３７（以下、ピンホールという）が生じることがある。ガラス薄膜２４にピンホール３７があると、ガラス薄膜２４上に蒸留水３１を張るときに、ピンホール３７から蒸留水３１が散逸する。こうして蒸留水３１が散逸すると、第１プリズム２１と第２プリズム２２を接合させるときに、第１プリズム２１（ガラス薄膜２４）と第２プリズム２２が蒸留水３１を介さずに直接接触する。このため、上述の実施形態で説明した手順で第１プリズム２１と第２プリズム２２を接合させようとした場合に、ピンホール３７の位置や分布等によっては、第１プリズム２１と第２プリズム２２が接合されないことがある。このため、第１プリズム２１の斜面２１ａには、ガラス薄膜を複数重ねて成膜することが好ましい。
【００４２】
例えば、図４（Ｂ）に示すように、第１プリズム２１の斜面２１ａに、第１プリズム２１側から第１ガラス薄膜４２ａ，第２ガラス薄膜４２ｂの順に、２層のガラス薄膜を成膜する。また、第１ガラス薄膜４２ａ，第２ガラス薄膜４２ｂは、前述のガラス薄膜２４と同じ成分の硝材からなり、各々厚さはガラス薄膜２４の半分（０．１μｍ）の厚さに設けられる。この場合、第１ガラス薄膜４２ａにピンホール３７が開くと、その上に第２ガラス薄膜４２ｂが成膜されることで、第１ガラス薄膜４２ａのピンホール３７は塞がれる。このため、ピンホール３７から蒸留水３１が散逸することなく、第１プリズム２１（第２ガラス薄膜４２ｂ）上に蒸留水３１を張り、上述の実施形態の手順で、第１プリズム２１と第２プリズム２２を確実に直接接合させることができるようになる。
【００４３】
また、第２ガラス薄膜４２ｂにもピンホールが開いてしまった場合にも、この第２ガラス薄膜４２ｂのピンホールは、１層のガラス薄膜２４に開くピンホール３７と比較して、浅く、小さいものになる。したがって、第１プリズム２１上に蒸留水３１を張ったときに、第２ガラス薄膜４２ｂに開いたピンホール３７からの蒸留水３１の散逸は小さく抑えられる。このため、第１プリズム２１上に成膜するガラス薄膜を２層にすることで、１層のガラス薄膜２４を設けた場合と比較して、第１プリズム２１と第２プリズム２２をより確実に、直接接合させることができるようになる。
【００４４】
なお、ここでは１層のガラス薄膜２４の替わりに、第１ガラス薄膜４２ａ，第２ガラス薄膜４２ｂの２層のガラス薄膜を設ける例を説明したが、第１プリズム２１の斜面２１ａには、３以上のガラス薄膜を層状に複数連続して設けるようにしても良い。但し、第１プリズム２１の斜面２１ａにガラス薄膜を複数重ねて設ける場合、ガラス薄膜の層数に応じて、成膜の工程が増加し、生産性が低下する。このため、第１プリズム２１の斜面２１ａに複数層のガラス薄膜を設ける場合には、上述の例のようにガラス薄膜を２層に設けることが特に好ましい。
【００４５】
なお、上述の実施形態では、予め三角柱状に形成された第１プリズム２１に半透膜２３とガラス薄膜２４（ガラス薄膜４２ａ，４２ｂ）を成膜し、これを予め三角柱状に形成された第２プリズム２２と接合させてビームスプリッタ１７を製造する例を説明したが、ビームスプリッタ１７をガラス基板から製造するようにしても良い。
【００４６】
この場合、まず、第１プリズム２１になる薄い第１ガラス基板４６（第１ガラス材料）と、第２プリズム２２になる厚い第２ガラス基板４７（第２ガラス材料）を用意する。このとき、ガラス基板４６，４７の表面は、表面粗さＲａが１０ｎｍの程度に平滑に研磨されているものとする。これらのガラス基板４６，４７からビームスプリッタ１７を製造するときには、まず、図５（Ａ）に示すように、第１ガラス基板４６の表面に、半透膜２３を成膜する。次に、図５（Ｂ）に示すように、半透膜２３上にガラス薄膜２４を成膜する（成膜工程）。
【００４７】
そして、図５（Ｃ）に示すように、第１ガラス基板４６の表面に蒸留水３１を張り、この蒸留水３１がガラス薄膜２４と第２ガラス基板４７との間に介在するようにして、第１ガラス基板４６と第２ガラス基板４７を密着させる。その後、大気中で８５度に加熱し、この状態を４時間維持することで、蒸留水３１を徐々に蒸発させる。こうして蒸留水３１を蒸発させ、図５（Ｄ）に示すように、ガラス薄膜２４と第２ガラス基板４７が直接接触すると、第１ガラス基板４６と第２ガラス基板４７が直接接合される（接合工程）。
【００４８】
こうして直接接合された第１ガラス基板４６と第２ガラス基板４７の接合体５１は、真空中で３５０度に４時間加熱され、接合強度が強化される（接合強化工程）。
【００４９】
その後、図６（Ａ）に示すように、接合体５１を、ビームスプリッタ１７の幅の間隔で切断し、図６（Ａ）の奥行き方向に長い角柱状部材５１ａを得る。そして、図６（Ｂ）に示すように、各々の角柱状部材５１ａの角５２ａ〜５２ｃを研磨により除去して、ビームスプリッタ１７の形状に整えた後に、長手方向に所定の長さ毎に切断して、ビームスプリッタ１７を得る。
【００５０】
こうして、ガラス基板４６，４７からビームスプリッタ１７を製造すると、ビームスプリッタ１７を複数同時に製造することができ、生産性が良い。また、予め三角柱状に形成された第１プリズム２１と第２プリズム２２を接合させる場合よりも、上述のように第１ガラス基板４６と第２ガラス基板４７を接合させる方が、形状の安定性のために、容易に直接接合させることができる。
【００５１】
さらに、ガラス基板４６，４７からビームスプリッタ１７を製造する場合には、プリズム２１，２２を接合する場合よりも接合する面の面積が大きいので、ガラス薄膜２４に生じるピンホールの影響を受けにくくなる。このため、ガラス基板４６，４７からビームスプリッタ１７を製造すると、より安定して、効率良くビームスプリッタ１７を製造することができる。
【００５２】
なお、こうしてガラス基板４６，４７からビームスプリッタ１７を製造する場合にも、前述と同様に、半透膜２３の凸部３６を研磨により除去してからガラス薄膜２４を設けることが好ましく、半透膜２３上には複数のガラス薄膜を重ねて成膜することが好ましい。
【００５３】
また、ここでは、角柱状部材５１ａの角５２ａ〜５２ｃを除去した後に、長手方向にビームスプリッタ１７の長さに切断してビームスプリッタ１７を得る例を説明したが、角柱状部材５１ａを長手方向にビームスプリッタ１７の長さに切断した後に、角を切除し、ビームスプリッタ１７を得るようにしても良い。
【００５４】
なお、上述の実施形態では、ビームスプリッタ１７の外周の表面には光学薄膜が設けられておらず、プリズム２１，２２の表面が露呈されている例を説明したが、ビームスプリッタ１７の外周面，特に青色光が通る面には、反射防止膜を設けることが好ましい。また、反射防止膜は、プリズム２１，２２等のガラス材料への密着性を良くするために、通常、高温（例えば３５０度程度）の状態で成膜されるが、上述の実施形態で説明した接合方法によれば、こうした高温環境下でもプリズム２１，２２やガラス基板４６，４７の接合部分が剥離したり、変質したりしないので、プリズム２１，２２やガラス基板４６，４７の接合後に反射防止膜を成膜するようにしても良い。このことは、反射防止膜に限ったことではなく、高温環境下で成膜することが必要な光学薄膜をビームスプリッタ１７の外周の表面に設ける場合も同様である。
【００５５】
また、上述の実施形態では、半透膜２３を介在させて第１プリズム２１と第２プリズム２２を接合したビームスプリッタ１７の例を説明したが、上述の実施形態で説明した接合方法は、半透膜２３等の光学薄膜を介在させずにプリズムやガラス基板等のガラス材料を直接接合する場合にも、上述の実施形態で説明した接合方法を好適に用いることができる。
【００５６】
さらに、上述の実施形態では、半透膜２３とは別にガラス薄膜２４（ガラス薄膜４２ａ，４２ｂ）を設ける例を説明したが、上述の実施形態のように光学薄膜（半透膜２３）が介在するようにしてガラス材料を接合する場合に、光学薄膜の最上層（接合させるガラス材料に最も近く、直接接することになる層）がガラス薄膜２４と同じ材料からなる場合には、その上に改めてガラス薄膜２４を設ける必要はなく、この最上層をガラス薄膜２４として利用しても良い。
【００５７】
なお、上述の実施形態では、イオンプレーティングによってガラス薄膜２４，４２ａ，４２ｂを成膜する例を説明したが、ガラス薄膜２４，４２ａ，４２ｂの成膜方法はイオンプレーティングに限らず、表面粗さが１０ｎｍ程度以下となり、かつ、蒸留水３１が散逸しない程度に高密度のガラス薄膜２４，４２ａ，４２ｂを成膜することができれば、スパッタリングやＣＶＤ等、他の周知の成膜方法でこれを設けるようにしても良い。また、上述の実施形態では、ガラス薄膜２４，４２ａ，４２ｂの密度の目安として、常温から１００度の間での温度変化に対する屈折率Ｎｄの変化量の範囲を挙げて説明したが、表面粗さが１０ｎｍ程度以下であり、かつ、蒸留水３１が散逸しなければ、屈折率Ｎｄの変化量が前述の範囲を超えていても良い。例えば、上述の実施形態では、ガラス薄膜２４，４２ａ，４２ｂは、常温から１００度の間での温度変化に対して、屈折率Ｎｄの変化量が０．０２％〜０．１％程度に抑えられている例を説明したが、この温度範囲内でのガラス薄膜２４，４２ａ，４２ｂの屈折率Ｎｄの変化量は、０．５％以下であることが好ましく、０．２％以下であればさらに好ましく、上述の実施形態のように０．１％以下となっていることが特に好ましい。
【００５８】
また、上述の実施形態では、ガラス薄膜２４，４２ａ，４２ｂの厚さの一例を挙げて説明したが、ガラス薄膜２４，４２ａ，４２ｂの厚さは任意に定めて良い。また、上述の実施形態では、ガラス薄膜４２ａ，４２ｂを、ガラス薄膜２４の半分の厚さに設ける例を説明したが、これに限らず、複数のガラス薄膜を設ける場合にも、各ガラス薄膜の厚さは任意に定めて良い。
【００５９】
なお、上述の実施形態では、プリズム２１，２２（ガラス基板４６，４７）の接合時の環境，温度，及び時間の具体例を挙げて説明したが、プリズム２１，２２（ガラス基板４６，４７）の間に介在する蒸留水３１を徐々に蒸発させることができれば、接合時の環境，温度，及び時間等の条件は任意に定めることができる。同様に、上述の実施形態では、プリズム２１，２２（ガラス基板４６，４７）の接合強度を強化するときの環境，温度，及び時間の具体例を挙げて説明したが、プリズム２１，２２の接合強度を強化することができれば、この工程の環境，温度，及び時間等の条件は、任意に定めることができる。
【００６０】
例えば、上述の実施形態では、プリズム２１，２２を接合させるときに、８５度に加熱して蒸留水３１を蒸発させる例を説明したが、蒸留水３１を介して接触させたプリズム２１，２２を加熱する温度はこれに限らず、常温以上かつ蒸留水３１の沸点未満の任意の温度に加熱しても良い。また、上述の実施形態では、接合強度を強化するときに、真空中で３５０度に加熱する例を説明したが、接合を強化するときに加熱する温度は、常温よりも高く、プリズムやガラス基板、ガラス薄膜のガラス転位点，半透膜２３に用いた材料の融点のいずれよりも低い温度の範囲内の任意の温度で加熱しても良い。
【００６１】
なお、上述の実施形態では、プリズム２１，２２やガラス基板４６，４７を、蒸留水３１を介して密着させるときに、プリズム２１，２２間やガラス基板４６，４７間に、これらの部材の自重以外には圧力を加えず、単に蒸留水３１を蒸発させてこれらを接合する例を説明したが、介在する蒸留水３１を蒸発させてプリズム２１，２２やガラス基板４６，４７を接合させるときには、これらを加圧しながら保持するようにしても良い。例えば、ガラス基板４６に半透膜２３やガラス薄膜２４を設けることによって、ガラス基板４６に反りが生じることがあるので、こうした場合には、単に接触させるだけでなく、ガラス基板４６の反りが低減されるように加圧しながらガラス基板４６とガラス基板４７を密着させることが好ましい。
【００６２】
なお、上述の実施形態では、プリズム２１，２２やガラス基板４６，４７を接合させるときに、蒸留水３１を介在させる例を説明したが、これに限らず、プリズム２１，２２やガラス基材４２ａ，４２ｂを接合するときに、これらの間に介在させる液体は、水（Ｈ２Ｏ）が十分に含まれ、かつ、揮発させることができれば良く、アルコール類やイオン等、他の成分が混在していても良い。
【００６３】
なお、上述の実施形態では、プリズム２１，２２やガラス基板４６，４７がホウケイ酸ガラスからなる例を説明したが、プリズム２１，２２やガラス基板４６，４７等の接合するガラス基材の材料はこれに限らず、任意のガラス材料を用いて良い。例えば、プリズム２１，２２やガラス基板４６，４７が非晶質である必要はなく、水晶からなるものを用いても良い。また、プリズム２１，２２やガラス基板４６，４７はホウケイ酸ガラスからなる必要はなく、ナトリウムやカルシウム等を含むソーダ石灰ガラス等、他の周知のガラスからなるものでも良く、二酸化ケイ素の純度が高い石英ガラスからなるものであっても良い。さらに、プリズム２１，２２やガラス基板４６，４７の製造には、組成等に応じた周知の方法で製造されたものを用いることができる。こうした任意の材料からなるガラス基材を、上述の実施形態で説明した方法で接合する場合にも、ガラス薄膜２４，４２ａ，４２ｂを、ガラス基材の主成分である二酸化ケイ素からなる薄膜とすることが好ましい。また、ガラス薄膜２４，４２ａ，４２ｂは、ガラス基材の主成分と同じ二酸化ケイ素を主成分とするものであれば良く、直接接触するガラス基材と同じ成分の不純物を含んだ薄膜としても良く、直接接触するガラス基材と異なる成分の不純物を含んだ薄膜としても良い。
【００６４】
なお、上述の実施形態では、ビームスプリッタ１７を製造する例を説明したが、上述の実施形態で説明した接合方法は、形状や用途によらず、ガラス材料を接合する他の周知の接合型光学素子にも好適に適用することができる。また、上述の実施形態では、直接接合させる面が平面である例を説明したが、上述の実施形態で説明した接合方法で直接接合させる面の形状は曲面であっても良い。このため、上述の実施形態で説明した接合方法は、Ｐ偏光又はＳ偏光の一方に透過光の偏光状態を整えるＰＳコンバータや、偏光ビームスプリッタ、接合レンズ等、ビームスプリッタ１７以外の周知の接合型光学素子に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１１  光ピックアップ
１７  ビームスプリッタ
２１  第１プリズム（ガラス基材）
２１ａ  斜面（接合面）
２２  第２プリズム（ガラス基材）
２２ａ  側面（接合面）
２３  半透膜
２４，４２ａ，４２ｂ  ガラス薄膜
３１  蒸留水
４６，４７  ガラス基板（ガラス基材）
５１  接合体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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