(57)【要約】【課題】水晶薄板片光学素子における板厚ばらつきを抑えて透過波面収差を小さくする水晶薄板片光学素子の製造方法および水晶薄板片光学素子を提供する。【解決手段】板厚の薄い水晶薄板片１０の両主面に光透過性樹脂２０にて補強層が形成された水晶薄板片光学素子１の製造方法であって、水晶薄板片１０を形成する工程と、凹部３１が形成された上型３０ｂおよび下型３０ａを有し、上型と下型を合わせることで上型３０ｂの凹部底面３２と下型３０ａの凹部底面３２が略平行となるキャビティが形成される成形型３０を用い、成形型３０の下型３０ａの凹部３１に水晶薄板片１０を載置する工程と、成形型３０に光透過性樹脂２０を充填する工程と、光透過性樹脂２０を硬化する工程と、を備える。【選択図】図４
2009092904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板厚の薄い水晶薄板片の両主面に光透過性樹脂にて補強層が形成された水晶薄板片光学素子の製造方法であって、
前記水晶薄板片を形成する工程と、
凹部が形成された上型および下型を有し、上型と下型を合わせることで上型の凹部底面と下型の凹部底面が略平行となるキャビティが形成される成形型を用い、
前記成形型の前記下型の前記凹部に前記水晶薄板片を載置する工程と、
前記成形型に前記光透過性樹脂を充填する工程と、
前記光透過性樹脂を硬化する工程と、
を含むことを特徴とする水晶薄板片光学素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の水晶薄板片光学素子の製造方法において、
前記成形型が光透過性材料で形成され、前記光透過性樹脂が光硬化型樹脂であることを特徴とする水晶薄板片光学素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の水晶薄板片光学素子の製造方法において、
硬化後の前記光透過性樹脂が、水晶の屈折率と実用上同等または近い屈折率であることを特徴とする水晶薄板片光学素子の製造方法。
【請求項４】
板厚の薄い水晶薄板片の両主面に光透過性樹脂にて補強層が形成され、さらに前記補強層の一方の面に光透過性基板が設けられた水晶薄板片光学素子の製造方法であって、
前記水晶薄板片を形成する工程と、
凹部が形成され、前記凹部底面と前記凹部上面とが略平行である成形型を用い、
前記成形型の前記凹部内に前記水晶薄板片を載置する工程と、
前記成形型に前記光透過性樹脂を充填する工程と、
前記成形型の前記凹部を覆って前記凹部上面に、対向する主面が略平行な前記光透過性基板を載置する工程と、
前記光透過性樹脂を硬化する工程と、
を含むことを特徴とする水晶薄板片光学素子の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の水晶薄板片光学素子の製造方法において、
前記成形型が光透過性材料で形成され、前記光透過性樹脂が光硬化型樹脂であることを特徴とする水晶薄板片光学素子の製造方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の水晶薄板片光学素子の製造方法において、
硬化後の前記光透過性樹脂が、水晶の屈折率と実用上同等または近い屈折率であることを特徴とする水晶薄板片光学素子の製造方法。
【請求項７】
板厚の薄い水晶薄板片の両主面に光透過性樹脂にて補強層が形成され、さらに前記補強層の両面に光透過性基板が設けられた水晶薄板片光学素子の製造方法であって、
両主面が略平行な水晶板において一方の主面をエッチングして凹部を形成し、該凹部の板厚が薄い水晶薄板片を形成する工程と、
前記水晶薄板片の前記凹部を形成した面と反対の面と前記光透過性基板との間に前記光透過性樹脂を充填する工程と、
前記水晶板の前記凹部に前記光透過性樹脂を充填する工程と、
前記光透過性樹脂を充填した前記水晶板の前記凹部を覆って前記光透過性基板を載置する工程と、
前記光透過性樹脂を硬化する工程と、
を含むことを特徴とする水晶薄板片光学素子の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の水晶薄板片光学素子の製造方法において、
硬化後の前記光透過性樹脂が、水晶の屈折率と実用上同等または近い屈折率であることを特徴とする水晶薄板片光学素子の製造方法。
【請求項９】
両主面が略平行な水晶板において一方の主面がエッチングされて凹部が形成され、該凹部の厚みが薄く形成された水晶薄板片と、
前記水晶薄板片を両側から挟む光透過性基板と、を有し、
前記凹部を含む前記水晶薄板片と前記光透過性基板の間に光透過性樹脂を備えたことを特徴とする水晶薄板片光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板厚を薄く加工された水晶基板を光学素子として用いる、水晶薄板片光学素子の製造方法および水晶薄板片光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶は、その結晶の切断角度に依存する複屈折性を利用して様々な光学素子として利用されている。例えば水晶基板の板厚を薄く形成したシングルモード波長板などの光学素子が知られている。水晶基板を薄く形成するには、板状の状態でエッチング加工をして薄板片を得る場合や、例えば、特許文献１に開示されているように、基板中央部をエッチング加工して薄板片部を取り囲む枠部を残して薄板片を得ることがある。
このように薄い板厚の水晶薄板片では、薄板片の厚さが薄く、取り扱いおよび使用状態での強度が保てないため、通常、ガラス基板などの光透過性基板に接着して補強した状態で光学素子として使用される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２０１３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、水晶薄板片をガラス基板などに接着した光学素子は、図１２に示すような形状となることがある。図１２（ａ）は水晶薄板片の片面にガラス基板を接着した光学素子の模式断面図であり、図１２（ｂ）は水晶薄板片の両面にガラス基板を接着した場合を示す光学素子の模式断面図である。
図１２（ａ）に示すように、水晶薄板片１１０の片面にガラス基板１２５を接着した場合、未硬化樹脂に粘度があり厚み分布に不均一が生じやすく、同時に水晶薄板片１１０に柔軟性があるため、水晶薄板片１１０が樹脂の厚み分布に沿って変形し、その結果水晶薄板片１１０の表面にうねりが生ずる。このため、樹脂１２０の層厚みがばらつき、光学素子としての総厚みがばらつくことになる。光学素子の最大厚みと最小厚みの差（厚みむら）であるＰＶ寸法が大きくなると光の透過波面収差が大きくなり、光学素子の特性を劣化させる問題がある。
さらに、図１２（ｂ）に示すように、水晶薄板片１１０の両面にガラス基板１２６，１２７を樹脂１２０で接着した場合、光学素子の表面はガラス表面であるためにうねりが生じないが、樹脂層の厚みを制御することが難しく、ガラス基板１２６に対して、ガラス基板１２７が傾くことがある。この場合も、光学素子としての総厚みがばらつくことになる。そしてＰＶ寸法が大きくなると光の透過波面収差が大きくなり、光学素子の特性を劣化させる問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかる水晶薄板片光学素子の製造方法は、板厚の薄い水晶薄板片の両主面に光透過性樹脂にて補強層が形成された水晶薄板片光学素子の製造方法であって、前記水晶薄板片を形成する工程と、凹部が形成された上型および下型を有し、上型と下型を合わせることで上型の凹部底面と下型の凹部底面が略平行となるキャビティが形成される成形型を用い、前記成形型の前記下型の前記凹部に前記水晶薄板片を載置する工程と、前記成形型に前記光透過性樹脂を充填する工程と、前記光透過性樹脂を硬化する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
この製造方法によれば、上型の凹部底面と下型の凹部底面が略平行となるキャビティが形成される成形型を用いることで、水晶薄板片の両主面に光透過性樹脂にて補強層が形成された水晶薄板片光学素子を製造することができる。
そして、水晶薄板片光学素子の主面は平坦に形成され、かつ水晶薄板片光学素子の板厚ばらつきが抑えられ、透過波面収差の少ない水晶薄板片光学素子を得ることができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例にかかる水晶薄板片光学素子の製造方法において、前記成形型が光透過性材料で形成され、前記光透過性樹脂が光硬化型樹脂であることを特徴とする。
【０００９】
この製造方法によれば、成形型に光硬化型樹脂である光透過性樹脂を充填し、その後、光透過性材料で形成された成形型に光を照射することで、成形型を透過した光が光硬化型樹脂の光透過性樹脂にあたり、光透過性樹脂を硬化できる。このため、容易にかつ短時間に光透過性樹脂の硬化作業を行うことができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例にかかる水晶薄板片光学素子の製造方法において、硬化後の前記光透過性樹脂が、水晶の屈折率と実用上同等または近い屈折率であることを特徴とする。
【００１１】
水晶薄板片をエッチングにより薄い厚さに形成した場合に、エッチングにより水晶結晶内の欠陥が大きくなる、いわゆるエッチパイプが発生する。このエッチパイプは水晶薄板片を貫通し、光線が通過する際に、光の回折、屈折、散乱などを発生させる。
この製造方法によれば、水晶の屈折率と同等または近い屈折率の光透過性樹脂が、水晶薄板片のエッチパイプに充填されるので、このエッチパイプに起因する光の回折、屈折、散乱などを解消することができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例にかかる水晶薄板片光学素子の製造方法において、板厚の薄い水晶薄板片の両主面に光透過性樹脂にて補強層が形成され、さらに前記補強層の一方の面に光透過性基板が設けられた水晶薄板片光学素子の製造方法であって、前記水晶薄板片を形成する工程と、凹部が形成され、前記凹部底面と前記凹部上面とが略平行である成形型を用い、前記成形型の前記凹部内に前記水晶薄板片を載置する工程と、前記成形型に前記光透過性樹脂を充填する工程と、前記成形型の前記凹部を覆って前記凹部上面に、対向する主面が略平行な前記光透過性基板を載置する工程と、前記光透過性樹脂を硬化する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
この製造方法によれば、凹部が形成され、凹部底面と凹部上面とが略平行である成形型を用いることで、板厚の薄い水晶薄板片の両主面に光透過性樹脂にて補強層が形成され、さらに補強層の一方の面に光透過性基板が設けられた水晶薄板片光学素子を得ることができる。
そして、水晶薄板片光学素子の主面は、一方の主面は平坦な光透過性基板で形成され、他方の主面は成形型により成形された光透過性樹脂の面で平坦に形成される。さらに、水晶薄板片光学素子の板厚ばらつきが抑えられ、透過波面収差の少ない水晶薄板片光学素子を得ることができる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例にかかる水晶薄板片光学素子の製造方法において、前記成形型が光透過性材料で形成され、前記光透過性樹脂が光硬化型樹脂であることを特徴とする。
【００１５】
この製造方法によれば、成形型に光硬化型樹脂である光透過性樹脂を充填し、その後、光透過性材料で形成された成形型に光を照射することで、成形型を透過した光が光硬化型樹脂の光透過性樹脂にあたり、光透過性樹脂を硬化できる。このため、容易にかつ短時間に光透過性樹脂の硬化作業を行うことができる。
【００１６】
［適用例６］上記適用例にかかる水晶薄板片光学素子の製造方法において、硬化後の前記光透過性樹脂が、水晶の屈折率と実用上同等または近い屈折率であることを特徴とする。
【００１７】
水晶薄板片をエッチングにより薄い厚さに形成した場合に、エッチングにより水晶結晶内の欠陥が大きくなる、いわゆるエッチパイプが発生する。このエッチパイプは水晶薄板片を貫通し、光線が通過する際に、光の回折、屈折、散乱などを発生させる。
この製造方法によれば、水晶の屈折率と同等または近い屈折率の光透過性樹脂が、エッチパイプに充填されるので、このエッチパイプに起因する光の回折、屈折、散乱などを解消することができる。
【００１８】
［適用例７］上記適用例にかかる水晶薄板片光学素子の製造方法において、板厚の薄い水晶薄板片の両主面に光透過性樹脂にて補強層が形成され、さらに前記補強層の両面に光透過性基板が設けられた水晶薄板片光学素子の製造方法であって、両主面が略平行な水晶板において一方の主面をエッチングして凹部を形成し、該凹部の板厚が薄い水晶薄板片を形成する工程と、前記水晶薄板片の前記凹部を形成した面と反対の面と前記光透過性基板との間に前記光透過性樹脂を充填する工程と、前記水晶板の前記凹部に前記光透過性樹脂を充填する工程と、前記光透過性樹脂を充填した前記水晶板の前記凹部を覆って前記光透過性基板を載置する工程と、前記光透過性樹脂を硬化する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１９】
この製造方法によれば、両主面が略平行な水晶板において一方の主面をエッチングして凹部を形成し、該凹部の板厚が薄い水晶薄板片を用いることで、水晶薄板片の両主面に光透過性樹脂にて補強層が形成され、補強層の両面に光透過性基板が設けられてさらに水晶薄板片が補強されている水晶薄板片光学素子を得ることができる。
そして、水晶薄板片光学素子の両主面は、光透過性基板で形成され、平坦に形成される。さらに、水晶薄板片の凹部上面に光透過性基板を載置することで水晶薄板片光学素子の板厚ばらつきが抑えられ、透過波面収差の少ない水晶薄板片光学素子を容易に得ることができる。
【００２０】
［適用例８］上記適用例にかかる水晶薄板片光学素子の製造方法において、硬化後の前記光透過性樹脂が、水晶の屈折率と実用上同等または近い屈折率であることを特徴とする。
【００２１】
水晶薄板片をエッチングにより薄い厚さに形成した場合に、エッチングにより水晶結晶内の欠陥が大きくなる、いわゆるエッチパイプが発生する。このエッチパイプは水晶薄板片を貫通し、光線が通過する際に、光の回折、屈折、散乱などを発生させる。
この製造方法によれば、水晶の屈折率と同等または近い屈折率の光透過性樹脂が、エッチパイプに充填されるので、このエッチパイプに起因する光の回折、屈折、散乱などを解消することができる。
【００２２】
［適用例９］本適用例にかかる水晶薄板片光学素子において、両主面が略平行な水晶板において一方の主面がエッチングされて凹部が形成され、該凹部の厚みが薄く形成された水晶薄板片と、前記水晶薄板片を両側から挟む光透過性基板と、を有し、前記凹部を含む前記水晶薄板片と前記光透過性基板の間に光透過性樹脂を備えたことを特徴とする。
【００２３】
水晶薄板片は、両主面が略平行な水晶板において一方の主面がエッチングされて凹部を形成することで該凹部の厚みが薄く形成されている。つまり、凹部の外周が枠状に形成され、厚みが薄く形成された部分を補強する形状となっている。このため、水晶薄板片の取り扱いが容易である。そして、水晶薄板片を両側から光透過性樹脂を介して光透過性基板にて挟み込む際、枠状の凹部外周と光透過性基板とが接触するため、凹部の厚みが薄く形成された部分との間隔を一定に保ち水晶薄板片光学素子の板厚ばらつきを抑える構造となっている。このことから、水晶薄板片光学素子の板厚ばらつきを抑え、透過波面収差の少ない水晶薄板片光学素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
（第１の実施形態）
【００２５】
図１は第１の実施形態における水晶薄板片光学素子の構成を示す概略斜視図である。
水晶薄板片光学素子１は、板厚が薄く形成された水晶薄板片１０と、その両主面に所定の厚みで形成されたアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂などの光透過性樹脂２０とを備え、光透過性樹脂２０が水晶薄板片１０を挟み込んで接着されている構造である。つまり、光透過性樹脂２０が水晶薄板片１０を補強する補強層として機能している。
水晶薄板片１０の一方の主面側に形成された光透過性樹脂２０の面２０ａと、他方の主面側に形成された光透過性樹脂２０の面２０ｂとは、略平行で、それぞれの面が平坦に形成されている。また、水晶の屈折率１．５４に対して、光透過性樹脂２０の屈折率は水晶の屈折率に近い、１．５１程度の材料が選択されている。
なお、水晶薄板片１０の板厚は１０μｍ以下に形成され、光透過性樹脂２０の厚みは５μｍ以上に形成されている。
【００２６】
次に、本実施形態の水晶薄板片光学素子に用いられる水晶薄板片について説明する。
図２は本実施形態に用いられる水晶薄板片を示す斜視図である。
水晶薄板片１０は、対向する主面１７ａ，１７ｂを有し、この主面１７ａ，１７ｂは略平行となるように形成されている。水晶薄板片１０の板厚ｔは１０μｍ以下であり、本実施形態では７μｍに形成されている。水晶薄板片１０は、対向する主面が略平行でかつ鏡面加工された水晶基板をエッチングして得られる。例えば５０μｍの水晶基板をフッ酸またはフッ酸とフッ化アンモニウムの混合液などのエッチング液に浸漬し、７μｍになるまでエッチングして加工されている。
【００２７】
製造工程の説明に先立ち、水晶薄板片光学素子の製造において用いられる成形型について説明する。
図３は水晶薄板片光学素子の製造において用いられる成形型（下型）の構成を示す説明図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断線に沿う断面図である。
成形型は上型と下型とから構成され、両者の型は同じ形状のため、下型について説明する。
成形型の下型３０ａはガラス、透明樹脂などの光透過性材料で形成されている。下型３０ａには平面形状が矩形の凹部３１が形成され、この凹部３１の開放側近傍に凹部３１より一回り大きい段差部となる外周面３３が形成されている。この外周面３３は水晶薄板片が載置可能な面を有している。そして、下型３０ａの凹部底面３２と外周面３３、上面３４はそれぞれ略平行に形成されている。上型はこの下型３０ａと同様な形状であり、上型と下型を合わせることで、上型の凹部底面と下型の凹部底面が略平行となるキャビティが形成される成形型を構成している。
【００２８】
続いて、上記の水晶薄板片光学素子の製造工程について説明する。
図４は水晶薄板片光学素子の製造工程を説明する工程図である。
まず、下型３０ａの凹部３１に、光透過性樹脂２０を充填する（図４（ａ）参照）。この光透過性樹脂２０として、本実施形態では紫外線硬化型樹脂を採用している。光透過性樹脂２０の充填では、凹部３１の外周面３３まで充填する。
その後、下型３０ａの外周面３３に水晶薄板片１０を載置する（図４（ｂ）参照）。そして、下型３０ａの上に上型３０ｂをのせ、上型３０ｂの凹部３１に光透過性樹脂２０を充填する（図４（ｃ）参照）。このようにして、下型３０ａと上型３０ｂから構成される成形型３０に水晶薄板片１０が載置され、下型３０ａと上型３０ｂから構成される成形型３０のキャビティに光透過性樹脂２０が充填された状態となる。
続いて、成形型３０の周りから紫外線（ＵＶ）を照射する（図４（ｄ）参照）。成形型３０の下型３０ａと上型３０ｂは光透過性材料で形成されているため、紫外線は成形型３０を透過し、光透過性樹脂２０に照射され光透過性樹脂２０が硬化する。そして、成形型３０から取り出して、水晶薄板片１０の両主面に補強層として光透過性樹脂２０が形成された水晶薄板片光学素子１が得られる（図４（ｅ）参照）。
【００２９】
なお、本実施形態の光透過性樹脂２０は、株式会社テスク製の紫外線硬化型樹脂Ａ−１７５４Ｂを用い、硬化条件として、仮硬化は１００ｍｊで３０秒、本硬化は３０００ｍｊで３０秒とし、均一に紫外線が照射されるようにして行った。この紫外線硬化型樹脂の硬化後の特性として、屈折率は１．５１、アッベ数は５４．６である。
なお、本実施形態では光透過性樹脂に紫外線硬化型の樹脂を用いたが、紫外線硬化型の樹脂に可視光、嫌気、加熱などの硬化付与した樹脂、または熱硬化型の樹脂を用いても良い。また、光透過性樹脂２０の硬化において、２工程に分けて硬化作業を行うことも可能である。つまり、図４（ｂ）の状態で下型３０ａ側の光透過性樹脂２０を硬化して、その後上型３０ｂ側の光透過性樹脂２０を硬化してもよい。
【００３０】
このように、本実施形態の水晶薄板片光学素子１の製造方法では、上型３０ｂと下型３０ａを合わせることで、上型３０ｂの凹部底面３２と下型３０ａの凹部底面３２が略平行となるキャビティが形成される成形型３０を利用している。このことから、水晶薄板片１０の一方の主面側に形成された光透過性樹脂２０の面２０ａと、他方の主面側に形成された光透過性樹脂２０の面２０ｂとは、略平行となるように形成される。その結果、本実施形態の水晶薄板片光学素子１において、その最大厚みと最小厚みの差（厚みむら）であるＰＶ寸法については、５μｍ〜１μｍの値を得た。
【００３１】
図５は、水晶薄板片光学素子におけるＰＶ寸法と透過波面収差との関係を示すグラフである。
図１２で説明した従来の構造の水晶薄板片光学素子においては、ＰＶ寸法が約３０μｍであり、透過波面収差はおよそ９λであった。これに対して、本実施形態の水晶薄板片光学素子１では、ＰＶ寸法を５μｍとすれば透過波面収差はおよそ１．５λとなり、透過波面収差を小さくすることができる。
【００３２】
以上のように、本実施形態における水晶薄板片光学素子１の製造方法によれば、上型３０ｂと下型３０ａを合わせることで上型３０ｂの凹部底面３２と下型３０ａの凹部底面３２が略平行となるキャビティが形成される成形型３０を用いることで、水晶薄板片１０の主面１７ａ，１７ｂに光透過性樹脂２０にて補強層が形成された水晶薄板片光学素子１を製造することができる。
そして、水晶薄板片光学素子１の面２０ａ，２０ｂは平坦に形成され、かつ水晶薄板片光学素子１の板厚ばらつきが抑えられ、透過波面収差の少ない水晶薄板片光学素子１を得ることができる。
また、この製造方法によれば、成形型３０に紫外線硬化型樹脂である光透過性樹脂２０を充填し、その後、光透過性材料で形成された成形型３０に紫外線を照射することで、成形型３０を透過した紫外線が紫外線硬化型樹脂の光透過性樹脂２０にあたり、光透過性樹脂２０を硬化できる。このため、容易にかつ短時間に、光透過性樹脂２０の硬化作業を行うことができる。
さらに水晶薄板片１０をエッチングにより薄い厚さに形成した場合に、エッチングにより水晶結晶内の欠陥が大きくなる、いわゆるエッチパイプが発生する。このエッチパイプは水晶薄板片１０を貫通し、光線が通過する際に、光の回折、屈折、散乱などを発生させる。この製造方法によれば、水晶の屈折率と同等または近い屈折率の光透過性樹脂２０が、エッチパイプに充填されるので、このエッチパイプに起因する光の回折、屈折、散乱などを解消することができる。
（第２の実施形態）
【００３３】
図６は第２の実施形態における水晶薄板片光学素子の構成を説明する説明図であり、図６（ａ）は斜視図、図６（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断線に沿う断面図である。
水晶薄板片光学素子２は、板厚が薄く形成された水晶薄板片１０と、その両主面に所定の厚みで形成されたアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂などの光透過性樹脂２１とを備え、光透過性樹脂２１が水晶薄板片１０を挟み込んで接着されている構造である。つまり、光透過性樹脂２１が水晶薄板片１０を補強する補強層として機能している。
そして、一方の光透過性樹脂２１の面にガラスまたは樹脂などから形成された光透過性基板２５が設けられて接着されている。光透過性基板２５は対向する面がお互いに略平行であり、平面度の良好な基板が用いられる。
水晶薄板片光学素子２の一方の面に形成された光透過性樹脂２１の面２１ａと、他方の面に形成された光透過性基板２５の面２５ａとは、略平行でそれぞれの面が平坦に形成されている。また、水晶の屈折率１．５４に対して、光透過性樹脂２１の屈折率は水晶の屈折率に近い、１．５１程度の材料が選択されている。
なお、水晶薄板片１０の板厚は１０μｍ以下に形成され、光透過性樹脂２１の厚みは１０μｍ以下に形成されている。
なお、本実施形態の水晶薄板片光学素子に用いられる水晶薄板片１０については、図２で説明した水晶薄板片１０と同一であり、説明を省略する。
【００３４】
製造工程の説明に先立ち、水晶薄板片光学素子の製造において用いられる成形型について説明する。
図７は水晶薄板片光学素子の製造において用いられる成形型の構成を示す説明図であり、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ断線に沿う断面図である。
成形型４０はガラス、透明樹脂などの光透過性材料で形成されている。成形型４０には平面形状が矩形の凹部４１が形成され、この凹部４１の深さのほぼ中央に凹部４１より一回り大きい段差部となる外周面４３が形成されている。この外周面４３は水晶薄板片が載置可能な面を有している。そして、成形型４０の凹部底面４２と外周面４３および上面４４はそれぞれ略平行に形成されている。この成形型４０は、上面４４に平板を載置することで、凹部底面４２と上面４４に接して凹部４１を覆う平板の面とが略平行となるキャビティが形成される。
【００３５】
続いて、上記の水晶薄板片光学素子の製造工程について説明する。
図８は水晶薄板片光学素子の製造工程を説明する工程図である。
まず、成形型４０の凹部４１に、光透過性樹脂２１を充填する（図８（ａ）参照）。この光透過性樹脂２１として、本実施形態では紫外線硬化型樹脂を採用している。光透過性樹脂２１の充填では、凹部４１の外周面４３まで充填する。
その後、成形型４０の外周面４３に水晶薄板片１０を載置する（図８（ｂ）参照）。そして、成形型４０の凹部４１に光透過性樹脂２１を充填し、成形型４０の上面４４に光透過性基板２５を載せる（図８（ｃ）参照）。このようにして、成形型４０内に水晶薄板片１０が載置され、成形型４０と光透過性基板２５から構成されるキャビティに光透過性樹脂２１が充填された状態となる。
続いて、成形型４０および光透過性基板２５の周りから紫外線（ＵＶ）を照射する（図８（ｄ）参照）。成形型４０および光透過性基板２５は光透過性材料で形成されているため、紫外線は成形型４０および光透過性基板２５を透過し、光透過性樹脂２１に照射され光透過性樹脂２１が硬化する。そして、成形型４０から取り出して、水晶薄板片１０の両主面に補強層として光透過性樹脂２１が形成され、この補強層の一方の面に光透過性基板２５が設けられた水晶薄板片光学素子２が得られる（図８（ｅ）参照）。
【００３６】
なお、本実施形態の光透過性樹脂２１は、株式会社テスク製の紫外線硬化型樹脂Ａ−１７５４Ｂを用い、硬化条件として、仮硬化は１００ｍｊで３０秒、本硬化は３０００ｍｊで３０秒とし、均一に紫外線が照射されるようにして行った。この紫外線硬化型樹脂の硬化後の特性として、屈折率は１．５１、アッベ数は５４．６である。
なお、本実施形態では光透過性樹脂に紫外線硬化型の樹脂を用いたが、紫外線硬化型の樹脂に可視光、嫌気、加熱などの硬化付与した樹脂、または熱硬化型の樹脂を用いても良い。また、光透過性樹脂２１の硬化において、２工程に分けて硬化作業を行うことも可能である。つまり、図８（ｂ）の状態での光透過性樹脂２１を硬化して、その後、光透過性基板２５側の光透過性樹脂２１を硬化してもよい。
【００３７】
このように、本実施形態の水晶薄板片光学素子２の製造方法では、成形型４０の上面４４に光透過性基板２５を載置することで、凹部底面４２と上面４４に接して凹部４１を覆う光透過性基板２５の面とが略平行となるキャビティが形成される成形型４０を利用している。このことから、水晶薄板片光学素子２の一方の主面側に形成された光透過性樹脂２１の面２１ａと、他方の主面側に形成された光透過性基板２５の面２５ａとは、略平行となるように形成される。
【００３８】
その結果、本実施形態の水晶薄板片光学素子２において、その最大厚みと最小厚みの差（厚みむら）であるＰＶ寸法については、５μｍ〜１μｍの値を得た。
このように、第１の実施形態にて図５で説明したのと同様に、ＰＶ寸法を５μｍとすれば透過波面収差はおよそ１．５λとなり、透過波面収差を小さくすることができる。
【００３９】
以上のように、本実施形態における水晶薄板片光学素子２の製造方法によれば、凹部４１が形成され、凹部底面４２と凹部上面４４とが略平行である成形型４０を用いることで、板厚の薄い水晶薄板片１０の両主面に光透過性樹脂２１にて補強層が形成され、さらに補強層の一方の面に光透過性基板２５が設けられた水晶薄板片光学素子２を得ることができる。
そして、水晶薄板片光学素子２の一方の面２５ａは平坦な光透過性基板２５で形成され、他方の面２１ａは成形型４０により成形された光透過性樹脂２１の面で平坦に形成される。さらに、水晶薄板片光学素子２の板厚ばらつきが抑えられ、透過波面収差の少ない水晶薄板片光学素子２を得ることができる。
また、この製造方法によれば、成形型４０に紫外線硬化型樹脂である光透過性樹脂２１を充填し、その後、光透過性材料で形成された成形型４０および光透過性基板２５に紫外線を照射することで、成形型４０および光透過性基板２５を透過した紫外線が紫外線硬化型樹脂の光透過性樹脂２１にあたり、光透過性樹脂２１を硬化できる。このため、容易にかつ短時間に光透過性樹脂２１の硬化作業を行うことができる。
さらに水晶薄板片１０をエッチングにより薄い厚さに形成した場合に、エッチングにより水晶結晶内の欠陥が大きくなる、いわゆるエッチパイプが発生する。このエッチパイプは水晶薄板片１０を貫通し、光線が通過する際に、光の回折、屈折、散乱などを発生させる。この製造方法によれば、水晶の屈折率と同等または近い屈折率の光透過性樹脂２１が、エッチパイプに充填されるので、このエッチパイプに起因する光の回折、屈折、散乱などを解消することができる。
（第３の実施形態）
【００４０】
図９は第３の実施形態における水晶薄板片光学素子の構成を説明する説明図であり、図９（ａ）は斜視図、図９（ｂ）は同図（ａ）のＤ−Ｄ断線に沿う断面図である。
水晶薄板片光学素子３は、両主面が略平行な水晶板において一方の主面をエッチングして凹部１３を形成し、凹部１３の板厚が薄い水晶薄板片１１と、水晶薄板片１１を両側から挟み込む光透過性基板２６，２７と、水晶薄板片１１の凹部１３および光透過性基板２６，２７の間に設けられた光透過性樹脂２２と、を有している。
水晶薄板片１１の凹部１３の底面部１４における厚みは１０μｍ以下の厚みで形成されている。
光透過性樹脂２２はアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂などの樹脂で構成され、接する構成要素を接着している。また、光透過性基板２６，２７はガラスまたは樹脂などから形成され、それぞれの対向する面がお互いに略平行であり、平面度の良好な基板が用いられる。
そして、水晶薄板片光学素子３において、対向する光透過性基板２６，２７の面２６ａ，２７ａは略平行である。
また、光透過性樹脂２２は、水晶の屈折率１．５４に対して、光透過性樹脂２１の屈折率は水晶の屈折率に近い、１．５１程度の材料が選択されている。
なお、水晶薄板片１１の凹部１３を形成した反対側の主面と光透過性基板２６の間に形成される光透過性樹脂２２の厚みは１０μｍ以下に形成されている。
【００４１】
次に、本実施形態の水晶薄板片光学素子に用いられる水晶薄板片について説明する。
図１０は本実施形態に用いられる水晶薄板片を示す説明図であり、図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）は同図（ａ）のＥ−Ｅ断線に沿う断面図である。
水晶薄板片１１は、両主面が略平行でかつ主面が鏡面加工された水晶板において一方の主面の中央部にエッチングが施されて、凹部１３が形成されている。このように、水晶薄板片１１は凹部１３の薄い底面部１４を枠状部１５で取り囲む形状となっている。
例えば、枠状の部分の厚みｔａは３０μｍ以上で、凹部１３の底面部１４の厚みｔは７μｍに設定されている。水晶薄板片１１のエッチング加工はフッ酸またはフッ酸とフッ化アンモニウムの混合液などのエッチング液に浸漬して行われている。
また、水晶薄板片１１は、両主面が略平行である水晶板をエッチングして形成されているため、枠状部１５の表面と、凹部１３の底面部１４とが略平行に形成されている。
【００４２】
続いて、上記の水晶薄板片光学素子の製造工程について説明する。
図１１は水晶薄板片光学素子の製造工程を説明する工程図である。
まず、水晶薄板片１１の凹部１３を形成した反対側の主面と光透過性基板２６の間に光透過性樹脂２２を充填する（図１１（ａ）参照）。この光透過性樹脂２２として、本実施形態では紫外線硬化型樹脂を採用している。
続いて、水晶薄板片１１の凹部１３に光透過性樹脂２２を充填する（図１１（ｂ）参照）。
次に、水晶薄板片１１の枠状部１５に光透過性基板２７を載置して、その後、光透過性基板２６，２７の周りから紫外線（ＵＶ）を照射する（図１１（ｃ）参照）。光透過性基板２６，２７は光透過性材料で形成されているため、紫外線は光透過性基板２６，２７を透過し、光透過性樹脂２２に照射され光透過性樹脂２２が硬化する。
そして、水晶薄板片１１の両主面に補強層として光透過性樹脂２２が形成され、この補強層の両面に光透過性基板２６，２７が設けられた水晶薄板片光学素子３が得られる（図１１（ｄ）参照）。
【００４３】
なお、本実施形態の光透過性樹脂２２は、株式会社アーデル製の紫外線硬化型樹脂ＵＴ２０を用い、硬化条件として、仮硬化は１００ｍｊで３０秒、本硬化は３０００ｍｊで３０秒とし、均一に紫外線が照射されるようにして行った。
なお、本実施形態では光透過性樹脂に紫外線硬化型の樹脂を用いたが、紫外線硬化型の樹脂に可視光、嫌気、加熱などの硬化付与した樹脂、または熱硬化型の樹脂を用いても良い。また、光透過性樹脂２２の硬化において、２工程に分けて硬化作業を行うことも可能である。つまり、図１１（ａ）の状態での光透過性樹脂２２を硬化して、その後、光透過性基板２７側の光透過性樹脂２２を硬化してもよい。
【００４４】
このように、本実施形態の水晶薄板片光学素子３では、水晶薄板片１１の枠状部１５の上方に光透過性基板２７を配置し、凹部１３を形成した反対側の主面に光透過性基板２６を配置している。そして、凹部１３を含む水晶薄板片１１と光透過性基板２６，２７の間に光透過性樹脂２２を設けることで、対向する光透過性基板２６，２７の面２６ａ，２７ａが略平行となるように形成される。
【００４５】
その結果、本実施形態の水晶薄板片光学素子３において、その最大厚みと最小厚みの差（厚みむら）であるＰＶ寸法については、５μｍ〜１μｍの値を得た。
このように、第１の実施形態にて図５で説明したのと同様に、ＰＶ寸法を５μｍとすれば透過波面収差はおよそ１．５λとなり、透過波面収差を小さくすることができる。
【００４６】
以上、本実施形態の水晶薄板片光学素子３において、水晶薄板片１１は、両主面が略平行な水晶板において一方の主面がエッチングされて凹部１３を形成することで凹部１３の厚みが薄く形成されている。つまり、凹部１３の外周が枠状に形成され、厚みが薄く形成された部分を補強する形状となっている。このため、水晶薄板片１１として強度が向上して取り扱いが容易である。そして、水晶薄板片１１を両側から光透過性樹脂２２を介して光透過性基板２６，２７にて挟み込む際、枠状部１５の外周と光透過性基板２７とが接触することで、凹部１３の厚みが薄く形成された部分との間隔を一定に保ち水晶薄板片光学素子３の板厚ばらつきを抑える構造となっている。このことから、水晶薄板片光学素子３の板厚ばらつきを抑え、透過波面収差の少ない水晶薄板片光学素子３を提供することができる。
また、本実施形態の製造方法によれば、両主面が略平行な水晶板において一方の主面をエッチングして凹部を形成し、該凹部の板厚が薄い水晶薄板片を用いることで、水晶薄板片１１の両主面に光透過性樹脂２２にて補強層が形成され、さらに補強層の両面に光透過性基板２６，２７が設けられた水晶薄板片光学素子３を得ることができる。
また、水晶薄板片１１をエッチングにより薄い厚さに形成した場合に、エッチングにより水晶結晶内の欠陥が大きくなる、いわゆるエッチパイプが発生する。このエッチパイプは水晶薄板片を貫通し、光線が通過する際に、光の回折、屈折、散乱などを発生させる。
この製造方法によれば、水晶の屈折率と同等または近い屈折率の光透過性樹脂２２が、エッチパイプに充填されるので、このエッチパイプでの光の回折、屈折、散乱などを解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１の実施形態における水晶薄板片光学素子の構成を示す斜視図。
【図２】第１および第２の実施形態に用いられる水晶薄板片を示す斜視図。
【図３】第１の実施形態における水晶薄板片光学素子の製造において用いられる成形型の構成を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断線に沿う断面図。
【図４】第１の実施形態における水晶薄板片光学素子の製造工程を説明する工程図。
【図５】水晶薄板片光学素子におけるＰＶ寸法と透過波面収差との関係を示すグラフ。
【図６】第２の実施形態における水晶薄板片光学素子の構成を示す説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断線に沿う断面図。
【図７】第２の実施形態における水晶薄板片光学素子の製造において用いられる成形型の構成を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ断線に沿う断面図。
【図８】第２の実施形態における水晶薄板片光学素子の製造工程を説明する工程図。
【図９】第３の実施形態における水晶薄板片光学素子の構成を示す説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＤ−Ｄ断線に沿う断面図。
【図１０】第３の実施形態における水晶薄板片の構成を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＥ−Ｅ断線に沿う断面図。
【図１１】第３の実施形態における水晶薄板片光学素子の製造工程を説明する工程図。
【図１２】従来の水晶薄板片をガラス基板に接着した光学素子を示す断面図であり、（ａ）は水晶薄板片の片面にガラス基板を接着した光学素子の模式断面図、（ｂ）は水晶薄板片の両面にガラス基板を接着した場合を示す光学素子の模式断面図。
【符号の説明】
【００４８】
１，２，３…水晶薄板片光学素子、１０，１１…水晶薄板片、１３…凹部、２０，２１，２２…光透過性樹脂、２５，２６，２７…光透過性基板、３０…成形型、３０ａ…下型、３０ｂ…上型、３１…凹部、４０…成形型、４１…凹部。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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