(57)【要約】【課題】安定した切断を行い、かつ研磨ダレを抑制し、より所望の形状に近い形状精度の高い光学素子の製造方法および光学素子を提供する。【解決手段】直方体の棒状部材を用意する工程と、直方体の棒状部材の長手方向の第１の角部を面取りして、第１の面取り面を形成する工程と、直方体の棒状部材の第１の角部と対向する第２の角部を面取りして、第２の面取り面を形成する工程と、第１の面取り面および第２の面取り面の少なくとも一方を有する直方体の棒状部材を、第１の角部と第２の角部を結ぶ対角線に沿って切断し、三角柱状の棒状部材とする工程と、三角柱状の棒状部材の複数個について、それらの切断面を揃えて、隣接する記三角柱状の棒状部材との間隔を所定の間隔以下となるように整列し、切断面を同時に研磨する工程と、を備える光学素子の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
直方体の棒状部材を用意する工程と、
前記直方体の棒状部材の長手方向の第１の角部を面取りして、第１の面取り面を形成する工程と、
前記直方体の棒状部材の前記第１の角部と対向する第２の角部を面取りして、第２の面取り面を形成する工程と、
前記第１の面取り面および前記第２の面取り面の少なくとも一方を有する前記直方体の棒状部材を、前記第１の角部と前記第２の角部を結ぶ対角線に沿って切断し、三角柱状の棒状部材とする工程と、
前記三角柱状の棒状部材の複数個について、それらの切断面を揃えて、隣接する前記三角柱状の棒状部材との間隔を所定の間隔以下となるように整列し、前記切断面を同時に研磨する工程と、
を備えることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
さらに、研磨された前記三角柱状の棒状部材を、その長手方向に直交する方向に切断する工程を備え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。
【請求項３】
前記三角柱状の棒状部材とする工程において、前記第１の面取り面および前記第２の面取り面のいずれか一方より切断を開始することを特徴とする請求項１または２に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記三角柱状の棒状部材とする工程において、前記三角柱状の棒状部材は前記第１の面取り面または前記第２の面取り面のいずれか一方の面取り面のみを有し、該面取り面にて切断を終了することを特徴とする請求項１または２に記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記切断面を研磨する工程において、前記第１の面取り面および前記第２の面取り面の少なくとも一方が残るように研磨することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
頂角が直角であり、前記頂角を挟む２面と、前記頂角に対向する斜面と、からなる直角三角形を底面とする光学素子であって、
前記頂角を挟む２面の少なくとも一つの面と前記斜面とで形成される角部において、前記斜面と直交する方向に面取り面を有することを特徴とする光学素子。
【請求項７】
前記面取り面が、前記頂角を挟む２面と前記斜面とで形成される両方の角部に備えられており、それぞれの面取り面の幅が異なることを特徴とする請求項６に記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子の製造方法および光学素子に係り、特に、所定の形状を有する直角プリズムの製造方法および直角プリズムに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリズム等の光学素子は、例えば、光学素材を用意し、その光学素材の光学機能面を研磨し、洗浄・外観検査の後、光学部品の欠け、ひび割れ等を防止する等のために、面取りをして得られている。
【０００３】
ここで、作業員等の手によらず、機械的に複数個の光学素材に対して同時に面取りすることができ、その結果、製造工程数の削減と製造効率の向上を達成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、寸法精度に優れた光学多層膜を形成した直角三角プリズムを低コストで製造できる方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１７０８５０号公報
【特許文献２】特開２００８−１３９７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような光学素子は、通常、特許文献２に示されるように直方体の柱状部材を対角線上で切断し、得られた三角柱状の柱状部材の切断面を、特許文献１および２で示されるように研磨治具に整列して保持し、研磨を行う。
【０００６】
しかしながら、直方体の柱状部材を対角線上で切断する場合、鋭角部分から切断刃が入ったり、鋭角部分から切断刃が出たりするため、切断部分に欠けが生じたり、切断刃の動きが不安定となり、所望の切断を行うことができず、光学素子の形状精度が低くなるおそれがある。また、このような研磨にあたっては、一般に研磨ダレと呼ばれる、端部や角部近傍で想定よりも研磨量が多くなる現象が生じる。そのため、所望の形状に対してズレのある製品となってしまうことがあった。
【０００７】
そこで、上記のような状況を鑑み、本発明は、光学素子の製造にあたって、安定した切断を行い、かつ研磨ダレを抑制し、より所望の形状に近い形状精度の高い光学素子の製造方法および光学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、直角プリズムのような光学素子を、簡便な操作で、かつ、良好な形状精度を備えて製造できる方法を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の光学素子の製造方法は、直方体の棒状部材を用意する工程と、前記直方体の棒状部材の長手方向の第１の角部を面取りして、第１の面取り面を形成する工程と、前記直方体の棒状部材の前記第１の角部と対向する第２の角部を面取りして、第２の面取り面を形成する工程と、前記第１の面取り面および前記第２の面取り面の少なくとも一方を有する前記直方体の棒状部材を、前記第１の角部と前記第２の角部を結ぶ対角線に沿って切断し、三角柱状の棒状部材とする工程と、前記三角柱状の棒状部材の複数個について、それらの切断面を揃えて、隣接する前記三角柱状の棒状部材との間隔を所定の間隔以下となるように整列し、前記切断面を同時に研磨する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の光学素子は、頂角が直角であり、前記頂角を挟む２面と、前記頂角に対向する斜面と、からなる直角三角形を底面とする光学素子であって、前記頂角を挟む２面の少なくとも一つの面と前記斜面とで形成される角部において、前記斜面と直交する方向に面取り面を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光学素子の製造方法によれば、簡便な操作で、かつ、良好な形状精度を備えて光学素子を製造できる。また、本発明の光学素子によれば、形状精度の良好な光学素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】本実施形態の光学素子の製造方法を説明する図である。
【図１Ｂ】本実施形態の光学素子の製造方法を説明する図である。
【図１Ｃ】本実施形態の光学素子の製造方法を説明する図である。
【図１Ｄ】本実施形態の光学素子の製造方法を説明する図である。
【図１Ｅ】本実施形態の光学素子の製造方法を説明する図である。
【図１Ｆ】本実施形態の光学素子の製造方法を説明する図である。
【図１Ｇ】本実施形態の光学素子の製造方法を説明する図である。
【図１Ｈ】本実施形態の光学素子の製造方法を説明する図である。
【図１Ｉ】本実施形態の光学素子の製造方法を説明する図である。
【図１Ｊ】本実施形態の光学素子の製造方法を説明する図である。
【図２Ａ】本実施形態の光学素子の製造方法を説明する図である。
【図２Ｂ】本実施形態の光学素子の製造方法を説明する図である。
【図２Ｃ】本実施形態の光学素子の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の光学素子の製造方法および光学素子について、実施形態を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変形して実施できる。
【００１４】
［光学素子の製造方法］
本実施形態の光学素子の製造方法は、上記の通りの構成を順次行って、光学素子を得る方法である。すなわち、直方体の棒状部材を用意する工程と、直方体の棒状部材の長手方向の第１の角部を面取りする工程と、直方体の棒状部材の面取りした第１の角部と対向する第２の角部を面取りする工程と、第１の角部から第２の角部に向かって切断し、三角柱状の棒状部材を得る工程と、三角柱状の棒状部材の複数個を、それらの切断面を揃えて整列し、切断面を研磨する工程と、を有する。
【００１５】
以下、これら各工程について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１Ａ〜図１Ｊは以下に説明する本実施形態の光学素子の製造方法の各工程について説明する図である。
【００１６】
（準備工程）
まず、図１Ａに示したように、直方体の棒状部材５０を用意する。図１Ａは、直方体の棒状部材５０の斜視図である。この直方体の棒状部材５０は、製造する光学素子の材料であり、その底面（断面）は正方形または長方形である。すなわち、底面（断面）の形状が全て直角となっている四角形である。なお、図１Ａでは、底面は正方形の棒状部材５０を示している。
なお、本明細書において「直角」とは、その角度が９０度に加え、製品である光学素子の特性を満たす程度の誤差を許容するものである。この誤差としては、例えば、±０．２５度以内であればよい。
【００１７】
この直方体の棒状部材５０は、光学ガラス、結晶材料等の光学素子材料からなる原材料ブロックから、製造しようとする光学素子の大きさに合わせて切り出す。ここで切り出す棒状部材５０は、その底面（断面）が、製造しようとする光学素子の底面（断面）を２つ合わせたもの、例えば、直角プリズムの場合、その直角プリズムの頂角を挟んだ２辺の長さと同等の長さの２辺を２組有する四角形とする。このようにすることで、底面（断面）の対角線で切断したときに、直角プリズムの底面（断面）とすることができる。また、この棒状部材５０の側面は、予め研磨等により光学面として使用できるようにしておく。
【００１８】
この棒状部材５０は、上記のように製造しようとする光学素子の大きさに対応した大きさとすればよく、その大きさは任意である。この大きさは、具体的には、撮像装置用の光学素子の場合は、例えば、その底面の一辺が３ｍｍ〜１００ｍｍの範囲が好ましい。
【００１９】
また、棒状部材５０の長手方向の長さは、製造しようとする光学素子の長手方向の長さの整数倍を含むものとする。この長さが２倍以上の場合には、最終の工程として、光学素子の長手方向の長さとなるように切断することで、複数個の光学素子を得ることができる。
【００２０】
（面取り工程）
次いで、図１Ｂ〜Ｄに示したように、この直方体の棒状部材５０の長手方向において、第１の角部５０ａを面取りする。図１Ｂは、直方体の棒状部材５０を、面取り、切断のための保持部材１００に保持した状態を拡大して示した一部断面図である。この図１Ｂは、棒状部材５０を底面側から見ているが、その際、棒状部材５０は、面取り予定の角部として、第１の角部５０ａを上方、第２の角部５０ｂを下方となるように載置される。また、保持部材１００は、直方体の棒状部材５０の長手方向の隣接する２つの側面を下から保持するが、この保持部分において、棒状部材５０の角部（第２の角部５０ｂ）に対応する部分には、凹状の細長い溝１００ａが設けられている。この溝１００ａは、後述する切断の際に、カッターの動作を妨げないように設けられている。
【００２１】
なお、保持部材１００に保持された直方体の棒状部材５０は、上記の通り、その面取りする予定の第１の角部５０ａが上方となるように保持されるが、その際、後述する切断方向が鉛直方向と合うように保持することが好ましい。
【００２２】
図１Ｃ〜Ｄは、直方体の棒状部材５０の面取り操作を説明する一部断面図である。ここで、直方体の棒状部材５０の第１の角部５０ａに対して、面取り部材１１０を当て、第１の角部５０ａを削って角部を除去し（図１Ｃ）、所望の幅の第１の面取り面５１を形成する（図１Ｄ）。
【００２３】
面取り部材１１０は、従来公知の面取り部材が挙げられる。例えば、円筒状の回転砥石からなる面取り部材を用い、回転砥石と角部とを、角部の長手方向に相対的に移動させて研削することにより、面取り面を形成することができる。
【００２４】
さらに、図１Ｅ〜Ｆに示したように、この直方体の棒状部材５０の長手方向において、第１の角部５０ａの対向する第２の角部５０ｂを面取りする。そのため、保持部材１００において、第１の面取り面５１を形成した棒状部材５０の上下をひっくり返して、次に面取りする予定の第２の角部５０ｂが上方となるように保持される。
【００２５】
ここで、第１の角部５０ａの面取りと同様の操作により、直方体の棒状部材５０の第２の角部５０ｂに対して、面取り部材１１０を当て、第２の角部５０ｂを削って角部を除去し（図１Ｅ）、所望の幅の第２の面取り面５２を形成する（図１Ｆ）。
【００２６】
（切断工程）
また、図１Ｇ〜図１Ｈに示したように、面取り面を形成した棒状部材５０において、第１の角部５０ａと第２の角部５０ｂとを結ぶ対角線に沿って、カッター１２０を用いて棒状部材５０を切断して三角柱状の棒状部材６０を得る。
【００２７】
ここで、面取り面を形成した棒状部材５０として、図１Ｇには、第１の面取り面５１と第２の面取り面５２を形成した棒状部材を示しているが、これに限られるものではない。すなわち、ここで切断の対象とする棒状部材５０は、少なくとも１つの面取り面（第１の面取り面５１）を形成していればよく、第２の面取り面５２は形成していなくてもよい。このように、第１の面取り面５１のみを形成した棒状部材を切断する際には、カッター１２０は、第１の面取り面５１から第２の角部５０ｂに向かって切断する。このように、カッター１２０を最初に面取り面に接触させることで、切断位置がずれる等の不具合を効果的に抑制できる。
また他の形態として、第１の面取り面５１のみを形成した棒状部材を切断する際には、カッター１２０は、第２の角部５０ｂから第１の面取り面５１に向かって切断する。このように、カッター１２０を最後に面取り面に接触させることで、棒状部材の最後に切断する部分（ここでは第１の面取り面５１）の欠けを効果的に抑制できる。
【００２８】
なお、第１の面取り面５１のみを形成して切断した場合、切断した後に、第２の面取り面５２を形成する。第２の面取り面５２の形成は、上記図１Ｅ〜図１Ｆで説明した操作により行えばよい。ただし、この場合、既に棒状部材が三角柱状に切断されていることから、切断の際に削られた量を考慮して第２の面取り面５２を形成する。また、得られた三角柱状の棒状部材を個別に面取りして第２の面取り面５２を形成してもよい。
【００２９】
このようにして、第１の面取り面５１および第２の面取り面５２を有する三角柱状の棒状部材６０が得られる。
【００３０】
（研磨工程）
次に、図１Ｉに示したように、三角柱状の棒状部材６０の複数個を、それらの切断面を研磨盤１３０に接するように整列し、切断面を研磨する。
【００３１】
この研磨は、従来公知の方法により行うことができ、例えば、特開２００１−１７０８５０号公報の図５等に記載された方法により行うことができ、図１Ｉにも示したように、研磨盤１３０と接するように整列して配置された棒状部材６０は、研磨用保持部材１３１に保持され、研磨される。この研磨用保持部材１３１は、棒状部材６０を所定の配置状態に保持することができ、さらに、研磨盤１３０に棒状部材６０を押し当てて研磨量を制御可能とするものである。
【００３２】
この研磨において、本実施形態における棒状部材６０は、切断面の長手方向の両端が面取りされているため、研磨が進行して、切断面表面が削られても、棒状部材６０間の間隔が変わらないため、安定して研磨することができる。
一般に、研磨工程において、棒状部材間の間隔が所定の間隔よりも大きいと、研磨面の外周部のみがその他の箇所と比べて過剰に研磨されることがある。研磨面がこのように研磨されると、研磨面の平坦性の悪化が懸念される。棒状部材６０に対して切断面の長手方向の両端が面取りされていない底面（断面）が三角形の被加工物を複数個まとめて研磨する場合、研磨が進行するに連れて、隣接する被加工物の間隔は大きくなることが避けられない。ここで、底面（断面）の基本形状が三角形の被加工物であっても、前述のとおり切断面の長手方向の両端が面取りされていれば、棒状部材６０間の間隔が変わらず、研磨面の平坦の悪化を抑制することができる。
【００３３】
なお、この研磨にあたっては、複数個の整列された棒状部材６０は、その隣接する棒状部材６０との間隔ｗが短い方が好ましい。
【００３４】
また、この研磨において、第１の面取り面５１と第２の面取り面５２の少なくとも一方を残す研磨量が好ましく、両方を残す研磨量がより好ましい。このように面取り面を残すことで、隣接する棒状部材６０間の間隔の変動を抑えて研磨することができる。
【００３５】
ここで、最初に用意した直方体の棒状部材５０の長手方向の長さが、製造しようとする光学素子の長手方向の長さと同一である場合には、上記研磨が終了することで、求める光学素子となる。
【００３６】
これに対して、最初に用意した直方体の棒状部材５０の長手方向の長さが、製造しようとする光学素子の長手方向の長さの１倍を超える場合には、さらに、次の切断工程を行う。
【００３７】
すなわち、この場合、図２Ａに示したように、研磨後に得られる三角柱状の棒状部材６０ａは、長手方向の長さが、製造しようとする光学素子よりも長くなっている。ここで示した棒状部材６０ａは、長手方向の長さが、製造しようとする光学素子の長手方向の長さの４倍のものを例示している（図２Ａ）。
【００３８】
この棒状部材６０ａに対しては、図２Ｂに示したように、切断後に所望の光学素子の大きさとなるように、切断線６１に沿って切断することで所望の光学素子を得ることができる。このようにして、図２Ｃに示したような光学素子１０が得られる。なお、この光学素子１０は直角プリズムである。
【００３９】
［光学素子］
本実施形態の光学素子は、上記光学素子の製造方法により得られる光学素子である。この光学素子は、図２Ｃに示したように、頂角が直角であり、この頂角を挟む２面と、頂角に対向する斜面と、からなる直角三角形を底面とする光学素子１０（直角プリズム）である。また、この頂角を挟む２面の少なくとも一つの面と斜面とで形成される角部において、斜面と直交する方向に面取り面を有する。
【００４０】
この面取り面は、頂角を挟む２面と斜面とで形成される２つの角部のそれぞれに有することが好ましい。この面取り面は、上記光学素子の製造方法にあたって説明した第１の面取り面５１と第２の面取り面５２の残部である。なお、２つの角部にそれぞれ面取り面を有する場合、面取り面のそれぞれの幅が異なることが好ましい。
【００４１】
このように面取り面の幅を異なるようにしておくことで、製品の向きを判別することができ、製品管理上好ましい。このように向きを判別可能としておくことで、製品の使用にあたって、その方向を一定のものとし、その特性を揃えた使用ができる。
【００４２】
なお、頂角が面取り面を備えてもよい。この場合、前述の工程の途中で頂角に面取り加工を行う。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらの記載により限定されるものではない。
【００４４】
（実施例１）
ホウケイ酸ガラス（Ｓｃｎｏｔｔ社製、商品名：ＢＫ７）製のガラスブロックから直方体の棒状部材を切り出し、図１Ａ〜図１Ｊ、図２Ａ〜図２Ｃで説明したように、光学素子を製造した。
【００４５】
すなわち、切り出した直方体の棒状部材を、図１Ｂに示したように保持部材に貼りつけて保持し、第１の角部の面取りをして第１の面取り面を形成した（図１Ｄ）。次いで、直方体の棒状部材を保持部材から剥がして、洗浄した後、上下反転させた状態で、図１Ｅに示したように再び保持部材に貼りつけて保持し、第２の角部の面取りをして第２の面取り面を形成した（図１Ｆ）。
【００４６】
そのまま、第２の面取り面に対して回転するカッターを下降させながら近づけ、第２の角部から第１の角部への対角線に沿って（第２の角部から第１の角部へ向かう方向に）切断して、２つの三角柱状の棒状部材を形成した。これら三角柱状の棒状部材を保持部材から引き剥がし、それぞれ洗浄した。
【００４７】
得られた三角柱状の棒状部材の複数個を、その切断面が研磨盤に接するように、また、隣接する三角柱状の棒状部材との間隔を近接して配置し、研磨を行った。所望の研磨を行った後、洗浄して光学素子１を得た。
【００４８】
得られた光学素子１においては、第１の面取り面および第２の面取り面には、欠けの発生は確認されなかった。また、得られた光学素子１は所望の寸法、形状を備えていた。
【００４９】
（比較例１）
実施例１と同一の直方体の棒状部材を用い、第１の角部の面取り及び第２の角部の面取りを行わず、第２の角部に対して回転するカッターを下降させながら近づけ、第２の角部から第１の角部への対角線に沿って（第２の角部から第１の角部へ向かう方向に）切断して、２つの三角柱状の棒状部材を形成した。これら三角柱状の棒状部材を保持部材から引き剥がし、それぞれ洗浄した。
【００５０】
得られた三角柱状の棒状部材の複数個を、その切断面が研磨盤に接するように、また、隣接する三角柱状の棒状部材との間隔を近接して配置し、研磨を行った。所望の研磨を行った後、洗浄して光学素子Ｃ１を得た。
【００５１】
得られた光学素子Ｃ１においては、第１の角部および第２の角部には、欠けの発生が散見された。
【００５２】
以上の結果から、実施例の光学素子の製造方法は、切断面の欠けの発生が抑制され、形状精度の高い光学素子を製造できる方法であることがわかった。
【図１Ａ】
2019117340.tif 000002
【図１Ｂ】
2019117340.tif 000003
【図１Ｃ】
2019117340.tif 000004
【図１Ｄ】
2019117340.tif 000005
【図１Ｅ】
2019117340.tif 000006
【図１Ｆ】
2019117340.tif 000007
【図１Ｇ】
2019117340.tif 000008
【図１Ｈ】
2019117340.tif 000009
【図１Ｉ】
2019117340.tif 000010
【図１Ｊ】
2019117340.tif 000011
【図２Ａ】
2019117340.tif 000012
【図２Ｂ】
2019117340.tif 000013
【図２Ｃ】
2019117340.tif 000014