CN102529286A

CN102529286A - 光学元件的制造方法以及通过该方法制造的光学元件

Info

Publication number: CN102529286A
Application number: CN2011103027040A
Authority: CN
Inventors: 齐藤孝朗; 高桥崇
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2012-07-04
Also published as: KR20120033984A; JP2012076298A; JP5501918B2

Abstract

本发明对玻璃、树脂、水晶中的任意两个基板的表面进行亲水化处理，以使两个基板的表面具有氢氧基，并且使玻璃、树脂、水晶中的任意两个基板的处理表面彼此紧贴，然后在50℃～150℃下进行加热，以1～10MPa的压力进行加压，在不使用粘合剂、接合膜的情况下进行接合，制作光学元件。玻璃、树脂、水晶中的任意两个基板的表面，通过与表面的氧的共价键或与氧的氢键进行接合。光学元件为相位差板、衍射元件、棱镜、透镜中的任意一种。

Description

光学元件的制造方法以及通过该方法制造的光学元件

技术领域

本发明涉及光学元件的制造方法以及通过该方法制造的光学元件。例如，本发明涉及作为光拾波器用相位差板而使用的双折射材料和支撑基板的制造方法。尤其涉及，通过该方法制作的相位差光学元件、衍射元件、棱镜、透镜等光学元件。

背景技术

相位差薄膜或水晶基板等双折射材料可以作为光拾波器用相位差板使用。

并且，在DVD(注册商标)、CD(注册商标)或者Blu-ray_Disc(注册商标)均可用的光拾波器中，当在同一个光学系统中使用多种波长的光时，使用相位差板，该相位差板通过层叠多张具有任意相位差的双折射材料而制作，且对多种波长起作用。

在所使用的相位差板中，例如将相位差薄膜与玻璃等固定基板进行接合时，众所周知，可以使用日本专利第3458895号公报中公开的粘合剂或粘结材料。

并且，为了制作叠层相位差板而使相位差薄膜彼此接合时，众所周知，可以使用日本专利公开2001-277433号公报中公开的接合技术。

在光拾波器用相位差板中，当使用如日本专利第3458895号公报中记载的接合方法时，因为粘合剂的涂布膜厚不均匀，可能导致作为相位差板应满足的透射波像差特性恶化。并且，就光透射率而言，受到相位差板和粘合剂的折射率差的影响，导致透射率降低。

此外，在湿度试验等可靠性试验中，可能会发生粘合剂剥离等问题，还会引起品质下降。

并且，如日本专利公开2001-277433号公报中记载的接合方法中，由于使用有机溶剂作为焊接溶剂进行焊接，因此在制造后的产品中存在残留溶剂，可能存在经时劣化而引起品质下降的隐患。并且，由于使用污染环境的物质，因此这种方法并不是优选的制造方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不使用粘合剂、接合膜等，而是在维持透射波像差特性或透射率、耐湿性的情况下能够接合两个部件的光学元件制造方法和使用该方法制造的光学元件。

本发明的解决方案如同权利要求书中的记载。

在本发明的一个优选实施方式中，对由玻璃、树脂、水晶中的任意材料形成的两个基板的表面进行亲水化处理，以使两个基板的表面具有氢氧基，然后使由玻璃、树脂、水晶中的任意材料形成的两个基板的表面彼此紧贴，将其放置于平坦的基材上，从上侧使用耐热性树脂且具有弹性的部件夹住，在50℃～150℃下进行加热，且以1～10MPa的压力进行加压，从而由玻璃、树脂、水晶中的任意材料形成的两个基板的表面，通过与表面的氧的共价键或与氧的氢键接合。即，两个基板的表面在不使用粘合剂、接合膜的情况下进行接合。

并且，本发明的光学元件，对玻璃、树脂、水晶中的任意两个基板的表面进行亲水化处理，以使两个基板的表面具有氢氧基，然后使由玻璃、树脂、水晶中的任意材料形成的两个基板的表面彼此紧贴，将其放置于平坦的基材上，从上侧使用耐热性树脂且具有弹性的部件夹住，在50℃～150℃下进行加热，且以1～10MPa的压力进行加压，从而在不使用粘合剂、接合膜的情况下被接合。其结果，由玻璃、树脂、水晶中的任意材料形成的两个基板的表面，通过与表面的氧的共价键或与氧的氢键接合。

并且，上述的光学元件优选为相位差板、衍射元件、棱镜、透镜中的一种。

根据本发明，对树脂、玻璃、水晶等部件的待接合的表面进行亲水化处理，以使表面上存在氢氧基，将部件彼此紧贴后放置于平坦的基材上，从上侧使用耐热性树脂且具有弹性的部件加压，使部件彼此接合。

在本发明中，概不需要粘合剂、粘结剂、接合膜等。因此，绝不存在因为粘合剂的涂布膜厚不均匀或粘结材料的膜厚不均匀而引起的、作为相位差板应该满足的透射波像差特性恶化的情况。

并且，关于光透射率，当接合同样的基材时，与使用粘合剂的情况相比，由于不存在具有折射率差的层，因此不会发生透射率下降的问题。

尤其，在湿度试验等的可靠性试验中，也绝不会发生粘合剂的剥离等情况，可以保持高品质。

并且，与使用有机溶剂作为焊接溶剂的接合方法相比，根据本发明，不会发生残留溶剂引起的经时劣化问题，并且不会排放污染环境的物质。

并且，譬如使用了树脂相位差薄膜的相位差板或使用粘合剂或粘结材料粘结水晶相位差板的相位差板那样，在部件中使用有机材料的相位差板，在受到BD波长的激光的照射时，可能会导致有机材料部分产生劣化，但通过本发明的制造方法制作的水晶相位差板，绝不会发生这种劣化问题。

附图说明

图1为对经过表面处理的基材的状态的说明图。

图2为对加压时的各部件的布置情况的说明图。

图3为对加热、加压后的接合状态的说明图。

具体实施方式

参照附图，对于光学元件为相位差板的情况，尤其对于使由树脂构成的相位差薄膜(相位差板)彼此接合的情况，进行说明。

下面说明通过使相位差薄膜(相位差板)彼此接合而制造相位差光学元件的制作方法。

准备构成相位差光学元件的两张相位差薄膜1、2。

作为相位差薄膜1、2的材料，可以列举聚碳酸酯(PC)、环烯烃类聚合物(COP)、聚苯乙烯、聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇(PVA)、三醋酸纤维素(TAC)、纤维素醋酸酯的共聚物、聚碳酸酯(PC)与聚苯乙烯(PS)的共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与聚苯乙烯(PS)的共聚物等。环烯烃类聚合物(COP)具体有由三井化学制造的吖呸日(ァペル、注册商标)、由日本ZEON制造的ZEONOR(ゼォノァ、注册商标)、由JSR制造的ARTON(ァ一トン)。

在这些材料当中，通过接合由同一种材料或者不同材料构成的相位差薄膜1、2，制作光学元件作为相位差板。

在图中示出的实施例中，例如接合由聚碳酸酯(PC)构成的相位差薄膜1、2。

首先，对由聚碳酸酯构成的相位差薄膜1、2的表面进行表面处理，以使表面具有亲水性。作为优选的方法是，在表面上照射紫外线。尤其，优选的紫外线照射条件为，使用200nm以下的波长区域的光，以10mW/cm²的照度，照射至少10秒钟，更优选为照射30秒钟左右。

通过这种紫外线照射，空气中的氧气和通过紫外线照射而由氧气产生的臭氧与紫外线作用，从而产生活性氧。该活性氧对相位差薄膜1、2的表面进行改性。其结果，相位差薄膜1、2成为图1中示出的状态，成为适合进行接合的表面状态。

作为紫外线的光源，优选使用具有172nm明线的准分子灯，也可以使用低压水银灯、氙气灯、氘灯。

并且，在基材表面照射等离子体时，也可以进行同样的表面改性，例如，当照射由大气压等离子体发生装置发生的等离子体时，也能对表面进行亲水化处理。

并且，由于使用200nm以下的光即可，因此也可以采用照射数纳米至数十纳米左右的电子束的方法。

其次，使经过上述表面处理的面彼此接触，进行加热和加压处理。此时，有效的加热温度在50℃至150℃左右的范围，最优选的温度为80℃左右。有效的施加压力在1～10MPa的范围，最优选的施加压力为约2MPa。图2中示出了加压时的各部件的布置情况。用平面板4、5夹住表面处理的面彼此接触的薄膜3。在薄膜3的下侧布置平面板4，在薄膜3的上侧布置平面板5，由此夹住薄膜3。

平面板4使用经过镜面加工的金属板或经过光学研磨的玻璃基板等平坦的基材。平面板5使用硅橡胶等耐热性橡胶状的平面基材，通过未图示的加压机构，用平面板5从薄膜3的上侧对薄膜3的整个面均匀地施加压力。平面板5除了可以使用隔热性橡胶状的平面基材之外，只要是由耐热性树脂构成的具有弹性的部件即可。

有效的处理时间在30秒～300秒的范围，最优选的处理时间为100秒左右。

通过上述处理，如图3所示，相位差薄膜1、2的表面上形成与氧的共价键或与氧的氢键，相位差薄膜1、2可以相互牢固地进行接合。

相位差薄膜1、2的接合部，从外观上具有下述特征。即，不存在使用粘合剂或粘结材料时可观察到的粘结层，不会发生歪曲。

上述方法不仅可以用于聚碳酸酯薄膜之间的接合，还可以用于上述的相位差薄膜之间、或者不同种类的薄膜之间的接合。

就进行接合的基材的组合而言，还有下述的其他的优选例子。

(a)树脂的相位差薄膜与玻璃基板的接合

(b)树脂的相位差薄膜与水晶基板的接合

(c)水晶基板之间的接合

树脂的相位差薄膜与玻璃基板的接合应用于调整薄膜的相位差板的板厚的情况。例如，单个相位差薄膜的厚度为0.05mm左右，如果接合0.5mm的玻璃基板，可以得到0.55mm的厚度，还可以获得刚度。

并且，所接合的玻璃基板为衍射光栅时，通过与相位差薄膜接合，从而可以制作同时具有偏光功能和衍射功能的复合光学元件。当玻璃基板为棱镜时，可以制作出具有分离偏光的光隔离器功能的、一体的复合型光学元件。

就树脂的相位差薄膜与水晶基板的接合而言，如果水晶基板为相位差板，则与树脂的相位差薄膜的接合相同，可以通过层叠而实现相位差板的宽频带化。

当接合水晶基板之间时，可以制作对BD波长的激光的耐光性高的相位差板。

即，譬如使用了树脂相位差薄膜的相位差板或使用粘合剂或粘结材料粘结水晶相位差板的相位差板那样，在部件中使用有机材料的相位差板，在受到BD波长的激光的照射时，可能会导致有机材料部分产生劣化，但是根据本发明的制造方法，可以制造出不会因为BD波长的激光的照射而产生劣化的水晶相位差板。

Claims

1.一种光学元件的制造方法，其特征在于，对玻璃、树脂、水晶中的任意两个基板的表面进行亲水化处理，以使两个基板的表面具有氢氧基，并且使玻璃、树脂、水晶中的任意两个基板的处理表面彼此紧贴，然后在50℃～150℃下进行加热，以1～10MPa的压力进行加压，由此在不使用粘合剂、接合膜的情况下进行接合，制作光学元件。

2.根据权利要求1所述的光学元件的制造方法，其特征在于，在平坦的基材上放置玻璃、树脂、水晶中的任意两个基板的处理表面被彼此紧贴的状态的光学元件，从光学元件的上侧使用耐热性树脂且具有弹性的部件进行加压。

3.根据权利要求1或2所述的光学元件的制造方法，其特征在于，所述光学元件为相位差板、衍射元件、棱镜、透镜中的任意一种。

4.根据权利要求1或2所述的光学元件的制造方法，其特征在于，玻璃、树脂、水晶中的任意两个基板的表面，通过与表面的氧的共价键或与氧的氢键进行接合。

5.一种光学元件，其特征在于，对玻璃、树脂、水晶中的任意两个基板的表面进行亲水化处理，以使两个基板的表面具有氢氧基，并且使玻璃、树脂、水晶中的任意两个基板的处理表面彼此紧贴，然后在50℃～150℃下进行加热，以1～10MPa的压力进行加压，由此在不使用粘合剂、接合膜的情况下被接合。

6.根据权利要求5所述的光学元件，其特征在于，以玻璃、树脂、水晶中的任意两个基板的处理表面被彼此紧贴的状态放置于平坦的基材上，从其上侧使用耐热性树脂且具有弹性的部件加压而被接合。

7.根据权利要求5或6所述的光学元件，其特征在于，所述光学元件为相位差板、衍射元件、棱镜、透镜中的任意一种。

8.根据权利要求5或6所述的光学元件，其特征在于，玻璃、树脂、水晶中的任意两个基板的表面，通过与表面的氧的共价键或与氧的氢键而被接合。