JP3545796B2

JP3545796B2 - Optical device and optical device manufacturing method

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Publication number: JP3545796B2
Application number: JP02666994A
Authority: JP
Inventors: 利通名須川; 和博梅木
Original assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd
Current assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd
Priority date: 1994-02-24
Filing date: 1994-02-24
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2019-07-21
Also published as: JPH07234303A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、光学デバイスおよび光学デバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レンズやミラーに、非球面に代表される特殊な面形状が使用されるようになってきている。非球面のような特殊な面形状は、機械的な研磨で創成することが容易ではなく、通常は型を用いた成形加工により作製が行われる場合が多い。
【０００３】
このため、例えば、非球面の屈折面を持つレンズなどは、その殆どがプラスチック材料を用いたプラスチック成形品として作製されており、材料選択の余地が少ない点が問題となっている。
【０００４】
所望の面形状を、型を用いてガラス表面に創成する技術としては「ガラスプレス法」が知られているが、使用される型は、ガラスに成形する際の高温（６５０度以上）・高圧に耐えねばならず、高温下での酸化に対する耐性も必要である。このため、型の材料は特殊な金属やセラミックスに限定される。このような特殊な材料は型の加工が非常に難しく、その上、耐酸化性を付加するためには、型の表面にＳｉ₃Ｎ₄，ＳｉＣ，Ａｕ，Ｐｔ等の薄膜を形成する必要がある。
【０００５】
このため、ガラスプレス法に用いられる「型」は、コストが高く、しかも、高温・高圧下で使用されるため、材料を選択するにも拘らず、「型としての寿命」はさほど長くない。
【０００６】
一方、屈折面や反射面を型成形や研磨によらずに創成する方法として、光学材料の表面にフォトレジストの層を形成し、この層を例えば、円形や楕円形にパターニングし、その後、上記層を加熱して、フォトレジストの熱流動により、フォトレジストの表面を曲面形状化し、しかるのちに、フォトレジストと光学材料とに対して異方性のエッチングを行い、フォトレジスト表面の曲面形状を光学材料に彫り写すという方法が提案されている（例えば、特開平５−１７３００３号公報：請求項１６）。
【０００７】
この方法は、マイクロレンズの屈折面形成方法として適しているが、加熱に依りフォトレジスト表面に生成する表面形状の制御が必ずしも容易でなく、意図した通りの曲面を正確に形成することが難しい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、所望の表面形状を正確に有する新規な光学デバイスの提供を目的とする（請求項１１，１２）。
【０００９】
この発明の別の目的は、所望の表面形状を持った光学デバイスを容易且つ確実に製造できる新規な光学デバイス製造方法の提供にある（請求項１〜１０）。
【００１０】
上記光学デバイス製造方法には種々の光学デバイス用材料が使用される。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以下にまず、光学デバイス製造方法に用いられる光学デバイス材料を説明する。
請求項１の光学デバイス製造方法において用いられる光学デバイス用材料は、デバイス材料の平面状の表面に、１以上の凸曲面形状を転写材により形成して構成される。
「デバイス材料」は、最終的に光学デバイスとなる材料であり、請求項１記載の発明に於いては上述のとおり「平面的な表面」を有する。
「１以上の凸曲面形状」は、所定の凸曲面形状に応じた凹曲面形状を形成された「成形型」を用いて転写材に転写・形成される。
【００１２】
請求項２の光学デバイス製造方法において用いられる光学デバイス用材料は、デバイス材料における「所定の曲率を持つ表面」上に、転写材により１以上の曲面形状を形成してなる。上記「所定の曲率を持つ表面」は、球面に限らず、シリンダ面（最大曲率と最小曲率：０が一義的に定まる）や、回転楕円面等でもよい。
１以上の「曲面形状」は、所定の曲面形状を転写面形状として形成された成形型から、転写材に上記転写面形状を転写することにより形成される。
【００１３】
請求項２記載の発明において用いられる光学デバイス用材料における「デバイス材料」としては、「球体」あるいは「円柱体」のものを用いることもできるし（請求項３）、「レンズ形状に形成されたもの」を用いることが出来る（請求項４）。この場合のレンズ形状も、球面レンズ形状に限らず、シリンダレンズ形状やトロイダルレンズ形状とすることができる。
【００１４】
請求項５の光学デバイス製造方法において用いられる光学デバイス用材料は、「球体の一部を平面加工し、球の一部を平面で切断した形状」としたデバイス材料の平面状部分に、「所定の曲面形状を転写面形状として形成された成形型」から上記転写面形状を転写された転写材により、曲面形状を形成して構成される。この場合、デバイス材料の、上記平面状部分と反対側の球面形状部分にも、転写材により別の曲面形状（他の型から転写される）を形成することができる。
【００１５】
請求項６の光学デバイス製造方法において用いられる光学デバイス用材料は、「球体の一部を平面加工し、球の一部を１対の平行な平面で切断した形状」としたデバイス材料の、少なくとも一方の平面状部分に、「所定の曲面形状を転写面形状として形成された成形型」から上記転写面形状を転写された転写材により、曲面形状を形成して構成される。
この請求項６に記載の光学デバイス用材料において、１対の平面状部分のそれぞれに、転写材による曲面形状を形成する場合には、両曲面形状は、同一でも異なっても良い。
【００１６】
請求項７の光学デバイス製造方法において用いられる光学デバイス用材料は、「円柱体の周面部を平面加工し、円柱の一部を軸に平行な平面で切断した形状」としたデバイス材料の、平面状部分に、「所定の曲面形状を転写面形状として形成された成形型」から上記転写面形状を転写された転写材により、曲面形状を形成して構成される。この場合、デバイス材料の、上記平面状部分と反対側の円柱面形状部分にも、転写材により別の曲面形状（他の型から転写される）を形成することができる。
【００１７】
請求項８の光学デバイス製造方法において用いられる光学デバイス用材料は、「円柱体の周面部を平面加工し、円柱の一部を、軸に平行で且つ互いに平行な１対の平面で切断した形状」としたデバイス材料の、少なくとも一方の平面状部分に、「所定の曲面形状を転写面形状として形成された成形型」から上記転写面形状を転写された転写材により、曲面形状を形成して構成される。この場合、１対の平面状部分のそれぞれに、転写材による曲面形状を形成する場合には、両曲面形状は同一でも異なっても良い。
【００１８】
上記請求項２〜８記載の発明において、デバイス材料に転写材により形成される「曲面形状」としては、凸または凹の球面、凸または凹の非球面、凸または凹のシリンダ面等、種々の曲面形状が可能である。
【００１９】
また、上記請求項１〜８記載の光学デバイス製造方法に用いられる光デバイス用材料において、「転写材」は、光および／または熱により硬化し、物理的エッチングが可能なものを適宜使用できる。即ち、転写材としては、「光硬化性材料」や「２００度Ｃ以下の温度で硬化する熱硬化性材料」が好適である（請求項９）。
【００２０】
「光硬化性材料」としては、エポキシ系樹脂やアクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、変形シリコーン系樹脂、あるいは、これらをベースとした配合により構成されるものを利用できる。特に、エポキシ系樹脂とアクリル系樹脂を組み合わせて配合したものは、転写材として好適である。勿論、市販の紫外線硬化樹脂等は転写材として好適に使用できる。
「２００度Ｃ以下の温度で硬化する熱硬化性材料」としては、エポキシ樹脂やフェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂等を利用することができる。
【００２１】
また、請求項１〜９記載の発明に於いて用いられる光学デバイス用材料における「デバイス材料」としては、物理的エッチングが可能なものであれば、特に制限無く用いることが出来るが、光透過性の光学デバイスを製造する場合には勿論「透明な光学材料」が用いられる（請求項１０）。
【００２２】
この発明の「光学デバイス製造方法」は、上に説明した任意の光学デバイス用材料の、「転写材とデバイス材料とに対して異方性の物理的エッチングを行うことにより、転写材の表面形状をデバイス材料に彫り写す」ことを特徴とする（請求項１〜１０）。「物理的エッチング」としては、ＲＩＥやＥＣＲプラズマエッチング等のドライエッチングが好ましい。
【００２３】
この発明の「光学デバイス」は、上記請求項１〜１０の任意の１に記載の光学デバイス製造方法で製造された光学デバイス自体である（請求項１１）。請求項１１記載の光学デバイスにおける曲面形状部分に、反射膜を形成したものを「光学デバイス」とすることもできる（請求項１２）。このように、反射膜を形成して光学デバイスとする場合には、デバイス材料が透明なものでなくてもよいことは言うまでもない。
【００２４】
なお、デバイス材料として適当なものを選ぶと、上記のようにして製造された請求項１1記載の光学デバイス自体を、請求項１〜１０に記載の光学デバイス用材料において、転写材に転写面形状を転写するための「成形型」としても使用できることを付記しておく。
【００２５】
【作用】
上述の如く、この発明の光学デバイス製造方法では、光学デバイス用材料が、転写材による曲面形状を有し、デバイス材料と転写材に対して、異方性の物理的エッチングを行うことにより、転写材の表面形状である上記曲面形状が、デバイス材料に彫り写される。
【００２６】
転写材の表面形状として形成される曲面形状は、成形型の転写面形状を転写されることにより正確に形成される。
【００２７】
【実施例】
図１（ａ）は、請求項１に記載の光学デバイス用材料の１実施例を示している。
【００２８】
光学デバイス用材料１０は、平行平板状のデバイス材料１１の片面に、転写材１２による凸曲面形状が複数個、アレイ配列状に形成されたものである。転写材１２における凸曲面形状は、「所定の凸曲面形状に応じた凹曲面形状」を形成された成形型３００を用い、転写材１２に上記凸曲面形状を転写することにより正確に形成されるのである。
【００２９】
図１（ａ）に示す光学デバイス用材料１０の、転写材１２による凸曲面形状の形成された側の面に対して物理的エッチングを行い、転写材１２の表面形状をデバイス材料１１に彫り写せば、図１（ｂ）に示すように、片側の面に、所望の凸曲面形状をアレイ配列状に形成された光学デバイス１Ａを得ることができる（請求項１、１１）。
【００３０】
デバイス材料１１として「透明な材料」を用いれば、図１（ｂ）の光学デバイスは、形成された凸曲面形状を屈折面とするレンズアレイあるいはマイクロレンズアレイ（形成された屈折面が小さい場合）として利用できる。
【００３１】
勿論、図１のデバイス材料１１の両面に、互いに対応させて、転写材の凸面形状を形成した光学デバイス用材料も可能であり、このような光学デバイス用材料に対して、請求項１記載の製造方法を適用すれば、「平行平板の両面に屈折面を持つ光学デバイス」を得ることができる。
【００３２】
また、図１（ｂ）の光学デバイス１Ａの、凸曲面形状の形成されている側の面に反射膜を形成すれば、凸面鏡アレイもしくはマイクロ凸面鏡アレイとして使用できる光学デバイスを実現できる（請求項１２）。
【００３３】
図２（ａ）は、請求項２，３記載の光学デバイス用材料の１実施例を示している。光学デバイス用材料２０は、球体のデバイス材料２１の表面に、転写材２２により、所定の表面形状（非球面）が形成されたものである。転写材２２の表面形状は、「所定の曲面形状を転写面形状として形成された成形型」から、転写材２２の表面に、上記転写面形状を転写することにより正確に形成される。
【００３４】
図２（ａ）の状態において、転写材２２とデバイス材料２１とに対して、異方性の物理的エッチングを行い、転写材２２の表面形状をデバイス材料２１に彫り写すことにより、図２（ｂ）に示すような、光学デバイス２Ａを得ることができる。デバイス材料２１として透明な材料を用いれば、光学デバイス２Ａは「片面が球面で片面が非球面」のレンズもしくはマイクロレンズ（球体２１が小さい場合）として利用できる。
【００３５】
デバイス材料２１に彫り写された「曲面形状」は、転写材２２の表面形状をそのまま彫り写した形状もしくは上記表面形状の相似形となるので、「デバイス材料２１に彫り写された段階で所望の曲面形状となるような転写面形状」を、成形型に形成しておくのである。
【００３６】
なお、図２（ａ）において、デバイス材料２１を、図面に直交する方向に長い「円柱体」とすれば、得られる光学デバイスは、片面が特殊な形状の面で、他方の側がシリンダ面である、シリンダレンズもしくはマイクロシリンダレンズとして利用できる。
【００３７】
図３（ａ）は、請求項２，４に記載の光学デバイス用材料の１実施例を示している。
光学デバイス用材料３０は、レンズ形状のデバイス材料３０の一方の面に、転写材３２により、所定の曲面形状が形成されている。転写材３２の表面形状である上記曲面形状は、勿論、「所定の曲面形状を転写面形状として形成された成形型」から、転写材２２の表面に上記転写面形状を転写することにより正確に形成されるのである。
【００３８】
図３（ａ）の状態において、転写材３２とデバイス材料３１とに対して、異方性の物理的エッチングを行い、転写材３２の表面形状をデバイス材料３１に彫り写すことにより、図３（ｂ）に示すような、光学デバイス３Ａを得ることができる。デバイス材料として透明な材料を用い、デバイス材料３１を球面レンズ形状とすれば、光学デバイス３Ａは、「片面が球面で、片面が非球面」のレンズもしくはマイクロレンズ（デバイス材料が小さい場合）として利用できる。
【００３９】
また、デバイス材料３１として、図面に直交する方向へ長いシリンダレンズ状のものを用いれば、光学デバイス３Ａは、片面がシリンダ面で、片面が非球面のシリンダレンズあるいはトロイダルレンズ、またはマイクロシリンダレンズやマイクロトロイダルレンズとして利用できる。
【００４０】
デバイス材料３１に彫り写された「曲面形状」は、転写材３２の表面形状を、そのまま彫り写した形状もしくは上記表面形状の相似形となるので、デバイス材料３１に彫り写された段階で所望の曲面形状となるような転写面形状を、予め成形型に形成しておく。
【００４１】
図４（ａ）は、請求項２，５に記載の光学デバイス用材料の１例を示している。
光学デバイス用材料４０は、球体の一部を平面加工して、球の一部を平面で切断した形状としたデバイス材料４１の平面状部分に、所定の曲面形状を転写面形状として形成された成形型（図示されず）から、上記転写面形状を転写された転写材４２により曲面形状を形成した構成となっている。
【００４２】
図４（ａ）の状態において、転写材４１とデバイス材料４２とに対して、異方性の物理的エッチングを行い、転写材４２の表面形状をデバイス材料４１に彫り写すことにより、図４（ｂ）に示すような、光学デバイス４Ａを得ることができる。デバイス材料として、透明な材料を用いれば、光学デバイス４Ａは、片面が球面で、片面が非球面もしくは球面のレンズもしくはマイクロレンズとして利用できる。
【００４３】
図４（ａ）において、デバイス材料４１を、「図面に直交する方向に長い円柱の一部を軸に平行な平面で切断した形状」のものとすれば、得られる光学デバイスは、片面が所定の曲面形状で、他方の側がシリンダ面である、シリンダレンズもしくはマイクロシリンダレンズとして利用できる（請求項７）。
【００４４】
図５（ａ）は、請求項２，６に記載の光学デバイス用材料の１例を示している。
光学デバイス用材料５０は、球体の一部を平面加工して、球の一部を、１対の互いに平行な平面で切断した形状としたデバイス材料５１の各平面状部分に、所定の曲面形状を転写面形状として形成された成形型（図示されず）から、上記転写面形状を転写された転写材５２，５３により曲面形状（図の例では、共に非球面である）を形成した構成となっている。
【００４５】
図５（ａ）の状態において、転写材５１とデバイス材料５２，５３とに対して、異方性の物理的エッチングを行い、転写材５２，５３の表面形状をデバイス材料５１に彫り写すことにより、図５（ｂ）に示すような、光学デバイス５Ａを得ることができる。デバイス材料として、透明な材料を用いれば、光学デバイス５Ａは、両面が非球面であるレンズもしくはマイクロレンズとして利用できる。
【００４６】
転写材による非球面を、デバイス材料５１の一方の平面上部分にのみ形成した場合には、得られる光学デバイスは、平凸あるいは平凹で、曲面が非球面であるレンズもしくはマイクロレンズとして利用できる。
【００４７】
図５（ａ）において、デバイス材料５１を、「図面に直交する方向に長い円柱の一部を軸に平行で且つ互いに平行な１対の平面で切断した形状」のものとすれば、得られる光学デバイスは、両面が所定の曲面形状のシリンダレンズもしくはマイクロシリンダレンズとして利用できる（請求項８）。
【００４８】
図６には、この発明の光学デバイス用材料の別例を３例示す。
図６（ａ）に示す光学デバイス用材料６０は、プリズム形状のデバイス材料６１の平面状の面に、転写材６２により所定の凸曲面形状を形成した構成のものであり、請求項１に記載の光学デバイス用材料の１実施例である。同図（ｂ）に示す光学デバイス用材料７０は、球体、もしくは円柱体のデバイス材料７１の表面に、転写材７２，７３による曲面形状を形成したもので、請求項２，３に記載の光学デバイス用材料の１例である。また、同図（ｃ）に示す光学デバイス用材料８０は、レンズ形状のデバイス材料８１の両面に、転写材８２，８３により所定の曲面形状を形成したもので、請求項２，４に記載の光学デバイス用材料の１例である。
【００４９】
これらの光学デバイス用材料の、デバイス材料と転写材とに対して物理的エッチングを行い、各転写材の表面形状をデバイス材料に彫り写して得られる光学デバイスが、どのような形態のものになるかは、上述した説明に照らして明らかであろう。
【００５０】
図７，８は、光学デバイスとしての「光通信用カプラ−（ＬＤと光ファイバ−の高効率結合モジュ−ル）」を複数個、「同時に製造」する例を示している。
光通信用の光学デバイスは厳しい耐環境性が要求されるため、耐環境性に優れたガラス材のものが求められる。この例において、製造目的としている光通信用カプラーは「両凸レンズ」で、各レンズ面とも「非球面」である。
【００５１】
図７（ａ）において、符号１は、ガラスによる「球体」を示している。複数個の同一形状の球体１は、専用の治具２に、１次元もしくは２次元配列的に固定されて保持されている。この時の球体１の大きさ（直径）や材質は、最終目的の光学デバイス（光通信用カプラー）の寸法、光学性能等によって設計的に決定される。
【００５２】
専用の治具２は、ガラスの球体１の固定は勿論、後工程を考慮して、両凸レンズの片側の肉厚を厚くし易いように製作している。即ち、この目的のため、「破線」で示す、球体１の中心の位置する部位が、治具２の上側の面に近く設定されている。また、最終的に形成される両凸レンズの光学面を傷めず、光学軸が確保できるように、治具２の両面は必要な加工精度を満たしている。治具２はまた、製造される両凸レンズのレンズホルダ−（鏡筒）を兼ねたものでも良い。
【００５３】
図７（ｂ）は、光学設計の結果に基づき、製造対象である「両凸レンズ」の、第１面側の基準となる平面１１０を平面加工により形成した状態を示している。この平面加工は、「通常のガラス面平面研磨」で行うことができる。
平面加工は、複数個の球体１の第１面側を、治具２ごと一括して平面研磨することにより行い、「研磨量」は光学設計の結果に基づき設定する。
【００５４】
図７（ｃ）は、光学設計の結果に基づき予め製作した「成形型」である金型３００Ａの非球面形状３１０を、球体１（第１面側が平面加工されている）の第２面側（図で下方の球面部分）に対向させた状態を示している。金型３００Ａの非球面３１０は、超精密加工やフォトリソグラフィ−技術を利用した微細加工技術を応用して製作できる。
【００５５】
金型３００Ａの材料は特に限定されたものではないが、後の剥離工程を考慮して、非球面３１０の部分には「剥離性を高める処理」、例えば、「フッ素プラズマ処理」等を施しておくことが望ましい。
【００５６】
図７（ｄ）は、金型３００Ａの非球面３１０と球体１の第２面側の球面との間に、「転写材」として定量的に挟み込んだ光硬化性材料４００に、球体１の平面加工した側から、紫外線４１０を照射して、光硬化性材料４００を硬化させている状態を示している。光硬化性材料４００の硬化は、このように「紫外線の照射のみ」で行っても良いし、プレ硬化を紫外線で行った後に「加熱硬化」を行っても良い。
【００５７】
転写材としては、上記光硬化性材料４００の換わりに「熱可塑性材料」を用いても良いが、加熱硬化の際に金型３００Ａや、球体１に過剰な高温が作用しないように、常温近傍の比較的低温度（２００度Ｃ以下）で硬化するものであることが好ましい（請求項９）。
【００５８】
光硬化性材料４００が硬化したら、光硬化性材料４００と金型３００Ａの非球面３１０との間を剥離させる。剥離は、金型３００Ａに上記フッ素プラズマ処理等を行ってあれば容易であるが、「ヒ−トショック」等の物理的方法で行っても良い。
【００５９】
このようにして、デバイス材料である球体１の、所定の曲率を持つ面上に、転写材である光硬化性材料４００により所定の非球面が形成された訳である。従って、図７（ｄ）の状態における「球体１と光硬化性材料４００の結合体」は、請求項２に記載の「光学デバイス用材料」の１例となっている。
【００６０】
図７（ｅ）は、同図（ｄ）の段階で上記の如く形成された「光学デバイス用材料」における「転写材」である光硬化性材料４００と、「デバイス材料」である球体１の第２面側とに対し異方性の物理的エッチングを行い、光硬化性材料４００の表面形状として形成された上記非球面形状を、球体１の第２面側に彫り写した状態を示している。符号１３０が「彫り写された非球面形状」を示している。
【００６１】
物理的エッチングは、ＲＩＥまたはＥＣＲプラズマエッチング等のドライエッチングで行うことが望ましい。
【００６２】
図８（ｆ）（図７（ｅ）に続く工程であることを明らかにするため、（ｆ）とする）は、図７における球体１の上下を反転して、平面加工された第１面側の平面１１０を下方に向け、金型５００に形成された非球面５１０に対向させた状態を示している。
【００６３】
金型５００は、図７（ｃ）の金型３００Ａとは別に、光学設計に基づき、予め製造しておいたものである。金型５００の製造方法は、金型３００Ａの製造方法と同様である。
【００６４】
図８（ｇ）は、金型５００の非球面５１０と、球体１の平面１１０との間に、光硬化性材料４００を転写材として定量的に挟み込み、紫外線４１０を照射して硬化させている状態を示している。
光硬化性材料４００が硬化したら、金型５００から剥離させる。このようにして、球体１の平面１１０に光硬化性材料４００による凸面形状が形成される。従って、この段階で、請求項１または請求項３に記載の「光学デバイス用材料」が得られたことになる。
【００６５】
図８（ｈ）は、このようにして得られた光学デバイス用材料の光硬化性材料４００と球体１の平面１１０とに異方性の物理的エッチング法でエッチングを行い、平面１１０側に、光硬化性材料４００の表面形状（金型５００の非球面５１０に対応する凸の非球面）を彫り写した状態を示している。符号１５０は、彫り写された「非球面形状」を示している。
図８における（ｆ），（ｇ），（ｈ）の各工程は、図７における（ｃ），（ｄ），（ｅ）の各工程と同様である。
【００６６】
このようにして、球体１を「出発材料」として、第１面および第２面が共に非球面であるレンズ１Ａ（光通信用カプラー）を複数個、一度に製造できる。
【００６７】
完成された光学デバイスであるレンズ１Ａは、必要に応じて治具２から外し、一個々々の光学デバイスとしても良いし、あるいは治具２に保持させたまま、全体をレンズアレイとして使用しても良い。
【００６８】
なお、図７（ｅ）および図８（ｈ）の工程における「異方性エッチング」は、光学設計の結果に応じて、ボ−ルレンズ材料のエッチング速度と光感光性材料のエッチング速度の比である選択比を１からずらしてもよく、あるいは、エッチングの途中で変更しても良い。選択比が１でない場合や、途中で選択比を変更する場合には、金型の曲面３００Ａと５００の転写面形状は、非球面形状で無くても良く、球面形状でも良い。つまり、出発材料であるデバイス材料の表面に転写材により所定の曲面形状を成形型を用いて適切に形成することが重要なのである。
【００６９】
選択比等の「エッチング条件」の変更は、反応室内圧力、導入ガス種、基板温度（光学デバイス用材料の温度）等の調整により、物理的エッチングでは容易に変更が可能である。物理的なドライエッチングでは、エッチング前の表面形状から選択比：１で、上記表面形状を彫り写す際や、選択比を１からずらしたり、エッチング途上で変化させ、エッチング前の表面形状を変形した所望の表面形状を形成する場合の、「再現性」、即ち目的形状実現性が極めて高い。
【００７０】
図９は、上記の如くして製造されたレンズ１Ａを、光通信用カプラ−として使用している例を示す。この場合は、１チャンネルの「ＬＤ６００と光ファイバ−６１０の間」を結合させる微小光学素子を示している。符号２００はレンズホルダーを示す。
【００７１】
具体例１
第１面が球面で第２面が非球面であるレンズを、光通信用カプラーとして設計した。光線有効径：Φ１．６ｍｍ，結合効率：５８％である。設計結果に基づき、以下のようにして光学デバイスとしての上記レンズを製造した。
【００７２】
材質：ＳＦ６０（波長：０．８３μｍの赤外光に対し、屈折率：１．７８２７８を持つ）を用い、直径：３．０ｍｍの球体をデバイス材料として用意した。
この球体を、図７に即して説明したような治具に固定した。
【００７３】
デバイス材料である球体の、第２面側に、成形型から非球面形状を転写された転写材による曲面形状を形成して、光学デバイス用材料とした。
成形型である金型は、金属材料に、超精密加工とフォトリソグラフィ−工程を施して、所定の転写面形状を形成することにより作製した。
上記転写面形状は、最終的にデバイス材料の表面に形成される「非球面形状」が、周知の非球面の式：
Ｚ＝Ｃｈ²／［１＋√｛１−（Ｋ＋１）Ｃ²ｈ²｝］＋Ａｈ⁴＋Ｂｈ⁶
Ｃ＝１／Ｒ（光軸上の曲率）
Ｋ：円錐定数
Ａ，Ｂ：非球面定数（Ａは４次の項，Ｂは６次の項）
Ｚ：レンズ頂点からの距離
において、Ｋ＝−０．９９９５３０６，Ａ＝−０．８４０３６１２×１０^-2,Ｂ＝０．２４８８８８０×１０^-1、Ｃ＝−１／（１．５０００ｍｍ）となるように設定され、金型に形成された。
【００７４】
また、金型の転写面形状部分にはプラズマフッ素処理（Ａｒ，ＣＦ₄を導入して用いたプラズマ処理）を施して離型性を高めた。上記プラズマフッ素処理に代わる表面処理として「有機物質によるフッ素発水処理（トリアジンチオ−ルのフッ素誘導体物質）」も有効である。
【００７５】
転写材としては、エポキシ材料：１に対してアクリル材料：９を配合した「嫌気性の紫外線硬化材料」を用い、図７（ｃ）に即して説明したようにして、転写面形状の転写を行った。転写材の硬化は、２５００ｍＪ／ｃｍ²のエネルギー密度で紫外線を球体の側から照射して行った。このとき、必要に応じて、１２０℃で３０分間ポストベ−クしても良い。
【００７６】
転写材を硬化させた後、金型と転写材の間を剥離する。勿論、転写材は、球体表面に施した「シランカップリング剤等による表面処理」により、球体と十分な密着性で接着している。この剥離の際、金型の転写面形状部分の表面処理効果で容易に剥離できた。剥離の際に、ヒ−トショック等の作用を加えると更に容易に剥離できる。
かくして、図２（ａ）に即して説明したような「光学デバイス用材料」が得られることになる。
【００７７】
続いて、この光学デバイス用材料を、治具に保持させたまま、ＥＣＲプラズマエッチング装置にセットし、Ａｒ，ＣＨＦ₃，Ｏ₂ガスを導入し、３〜５×１０^-4Ｔｏｏｒの条件下で４２０分間「異方性エッチング」を行い、転写材の表面形状をそのまま球体表面に彫り写した。なお、このときの選択比は１である。
【００７８】
このようにして得られた光学デバイスであるレンズを、光通信用カプラーとして使用した状態を図１０に示す。図の左方が光源であるＬＤ側、右側が光ファイバ−側である。光学デバイスは、第１面側（光源側）が球面で、光ファイバー側の第２面が非球面である。
【００７９】
ＬＤの半値全角：３２°，ＬＤとレンズ第１面との間隔：０．５５ｍｍ，レンズ第２面と光ファイバ−との間隔：８．７５ｍｍの条件において、結合効率：５７％という略設計通りの値を得た。
【００８０】
上記具体例において、デバイス材料として用いた、ＳＦ６０によるガラスの球体は、それ自体を「ボ−ルレンズ」として使用することもできる。このボールレンズを、光通信用カプラーとして用いた状態を図１２に示す。図の左方が光源側、右方が光ファイバー側である。この場合の「結合効率」は１５％であった。
【００８１】
具体例２
光学デバイスの第２の具体例として、両面が非球面形状のレンズを光通信用カプラーとして用いる場合を説明する。
設計条件は、第１面の光線有効径：Φ０．６６ｍｍで、第２面の光線有効径：Φ１．８２ｍｍ、結合効率：７７．７％である
製造工程の出発材料としては、上記具体例１におけると同じく、材質：ＳＦ６０による直径：３．０ｍｍの球体を用いた。
【００８２】
デバイス材料としての球体を治具に固定的に保持し、第１面側の目的とする非球面形状に予め転写面形状を製作した金型（有機物質によるフッ素発水処理を施した）に、前記嫌気性の紫外線硬化材料を転写材として定量的に塗布し、上記紫外線硬化材料を挟み込むように、治具に保持された球体を配置し、金型と球体とで転写材を挾み込む。
【００８３】
この状態で、転写材を硬化させるために、紫外線を２５００ｍＪ／ｃｍ²のエネルギー密度で照射する。このとき、必要に応じて、上記状態で１２０℃で３０分間ポストベ−クしても良い。このようにして、樹脂を硬化させた後、金型と転写材間を剥離すると、図２（ａ）に即して説明したような光学デバイス用材料が得られる。
【００８４】
続いて、光学デバイス用材料を治具に保持させたまま、ＥＣＲプラズマエッチング装置にセットし、Ａｒ，ＣＨＦ₃，Ｏ₂ガスを導入して、３〜５×１０^-4Ｔｏｏｒの条件下（選択比：１）で１００分間、異方性の物理的エッチングを行い、転写材表面の非球面形状をそのまま、球体の第1面側に彫り写す。
【００８５】
第２面にも同様の工程で、転写材による非球面形状を形成し、このようにして得られた光学デバイス用材料に対し、上記第1面側と同じ条件で４８０分間、異方性の物理的エッチングを行い、転写材料表面の非球面形状をそのまま球体の第２面側に彫り写した。このようにして、第１面，第２面共に非球面を持つレンズとして光学デバイスを得ることができた。
【００８６】
第１面および第２面側に形成する非球面は、
第１面の非球面に関して、Ｃ＝１／（１．５０００ｍｍ），Ｋ＝−０．２６６９０７２×１０²，Ａ＝Ｂ＝０
第２面の非球面に関しては、Ｃ＝−１／（１．５０００ｍ），Ｋ＝−０．９９
９６２７８，Ａ＝−０．８０６３２４１×１０^-2,Ｂ＝０
であり、各成形型における転写面形状は、このデータに基づいて形成された。
【００８７】
図１１は、このようにして得られたレンズを光通信用カプラ−として用いた状態を、図１０に倣って示している。図示の状態で測定した結合効率（ＬＤの半値全角：３２°）は７５％で略設計通りであった。
【００８８】
変形具体例
上記具体例２においては、第１，第２面とも，非球面を、球体の球面上に転写材により非球面形状を形成した後、物理的エッチングにより球体に彫り写して形成した。
以下に説明する変形例では、球体の一部を、第１面側として研磨により平面加工し、次いで、転写材により曲面形状を上記平面加工された平面状部分に形成した。転写材は、「第１面側の目的とする非球面形状に応じて転写面形状を形成した金型（上記具体例２における第１面側用の金型と転写面形状は同じだが、周辺部分の形状が異なる。即ち、有効径：φ０．６ｍｍ部分の金型形状が同じ。転写面形状部分には有機物質によるフッ素発水処理が施されている）」を用いて、非球面形状を転写された。
【００８９】
その後、ＥＣＲプラズマエッチング装置内で、Ａｒ，ＣＨＦ₃，Ｏ₂ガスを導入して、３〜５×１０^-4Ｔｏｏｒの条件下（選択比：１）で５００分間、異方性の物理的エッチングを行い、転写材の表面形状をそのまま球体に転写した。第２面の形状創成は具体例２と全く同様に行った。
【００９０】
この変形具体例と前記具体例２との違いは、第１面の加工方法にある。加工方法の差違のために、光学的な光路長が異なる以外に、エッチング時のエッチング加工しろ（寸法）が異なる。
加工寸法が少ない方が加工時間が短く、低コストで実現できるため、良い加工方法であることになる。上記の具体例２（球面形状から加工する方法）では、加工寸法は５μｍ，エッチング時間は１００分であるが、変形具体例（平面形状から加工する方法）では、加工寸法は２５μｍ，エッチング時間は５００分であった。従って、具体例２の方が優れた加工方法である。
【００９１】
なお、請求項１記載の光学デバイス用材料において、デバイス材料の平面上の表面部分に、転写材により凸曲面形状を形成する代わりに、転写材（光硬化性材料もしくは２００度Ｃ以下の温度で硬化する熱硬化性材料）により正確な凹曲面形状を１以上、成形型で形成した光学デバイス用材料も考えられ、このような光学デバイス用材料における転写材とデバイス材料とに物理的エッチングを行って、上記凹曲面形状をデバイス材料に彫り移すことにより、所望の凹曲面形状を１以上有する光学デバイスを得ることができることを付記しておく。
【００９２】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば新規な光学デバイス製造方法（請求項１〜１０）、光学デバイス（請求項１１，１２）を提供できる。
【００９３】
この発明の光学デバイス製造方法では、目的とする表面形状に応じた曲面形状が、先ず転写材の表面形状として、金型を用いて正確に形成され、しかるのち、目的形状実現性に優れた異方性の物理的エッチングにより、デバイス材料に彫り写されるので所望の表面形状を精度良くデバイス材料に形成でき、光学性能に優れた光学デバイスの製造が可能である。また、こ製造方法は、図７，８に即して説明した例のように、１度に多数の光学デバイスを製造するように実施することも可能であり、製造の能率向上も可能である。
【００９４】
また、この発明の光学デバイス製造方法に用いられる光学デバイス用材料は、デバイス材料に、転写材により所望の面形状に応じた曲面形状が形成されているので、これを異方性の物理的エッチングでエッチングするのみで、所望の光学デバイスを実現できる。また、デバイス材料表面の形状を、球面、円柱面、レンズ面、平面状等とすることにより、デバイス材料を安価に入手出来、光学デバイスの設計結果に応じて、上記表面形状を選択することにより、エッチング加工量を少なくして、エッチング時間の短縮を図ることができ、量産性にも適している。即ち、デバイス材料の表面形状を球面形状等とすることで、目的形状、例えば非球面形状と近似した形状からのエッチングが可能であり、エッチング加工量を少なくしてエッチング時間の短縮を図れる。
【００９５】
請求項９に記載の光学デバイス用材料では、転写材に「光硬化性材料」や「２００度Ｃ以下の温度で硬化する熱硬化性材料」が用いられ、金型から転写面形状を転写する際に、金型やデバイス材料に過剰な熱や圧力を加える必要が無いため、成形型やデバイス材料に、プラスチックを含む広い選択の自由度が得られると共に、成形型に対する熱や圧力によるダメージが殆どないので、成形型の寿命が長く、低コスト化が可能である。
【００９６】
この発明の光学デバイスは、上記光学デバイス用材料を用い、上記光学デバイス製造方法により製造されることにより、デバイス相互の「ばらつき」が少なくて、しかも正確な曲面形状により良好な光学特性を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に記載の光学デバイス用材料の１例（ａ）と、それから製造される光学デバイスを説明するための図（ｂ）である。
【図２】請求項２，３に記載の光学デバイス用材料の１実施例（ａ）と、それから製造される光学デバイスを説明するための図（ｂ）である。
【図３】請求項２，４に記載の光学デバイス用材料の１実施例（ａ）と、それから製造される光学デバイスを説明するための図（ｂ）である。
【図４】請求項２，５，７に記載の光学デバイス用材料の１実施例（ａ）と、それから製造される光学デバイスを説明するための図（ｂ）である。
【図５】請求項２，６，８に記載の光学デバイス用材料の１実施例（ａ）と、それから製造される光学デバイスを説明するための図（ｂ）である。
【図６】この発明の光学デバイス製造方法に用いられる光学デバイス用材料の別例を３例示す図である。
【図７】この発明の光学デバイス製造方法の１実施例を説明するための図である。
【図８】上記実施例を説明するための図である。
【図９】上記実施例で製造された光学デバイス（光通信用カプラー）の使用状態を説明するための図である。
【図１０】具体例１の光学デバイス（光通信用カプラー）の光学性能を説明するための図である。
【図１１】具体例２の光学デバイス（光通信用カプラー）の光学性能を説明するための図である。
【図１２】具体例１に対する比較例を説明するための図である。
【符号の説明】
１０光学デバイス用材料
１１デバイス材料
１２転写材
３００成形型[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an optical device and an optical device manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
A special surface shape represented by an aspherical surface has been used for a lens or a mirror. It is not easy to create a special surface shape such as an aspherical surface by mechanical polishing, and usually, it is often produced by molding using a mold.
[0003]
For this reason, for example, most lenses having an aspherical refracting surface are manufactured as plastic molded products using a plastic material, and there is a problem in that there is little room for material selection.
[0004]
As a technique for creating a desired surface shape on a glass surface using a mold, a “glass press method” is known, but the mold used is a high temperature (650 ° C. or higher) and high pressure when molding into glass. And it must also be resistant to oxidation at high temperatures. For this reason, mold materials are limited to special metals and ceramics. Such special materials are very difficult to process the mold, and in order to add oxidation resistance, the surface of the mold must be made of Si._ThreeN_Four, SiC, Au, Pt, etc. need to be formed.
[0005]
For this reason, the "mold" used in the glass pressing method is expensive and used under high temperature and high pressure, so that the "life as a mold" is not so long regardless of the material selected.
[0006]
On the other hand, as a method of creating a refraction surface or a reflection surface without using molding or polishing, a layer of photoresist is formed on the surface of an optical material, and this layer is patterned into, for example, a circle or an ellipse. The layer is heated, and the surface of the photoresist is curved by heat flow of the photoresist. Thereafter, the photoresist and the optical material are anisotropically etched to form the curved surface of the photoresist surface. A method of engraving on an optical material has been proposed (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-173003: Claim 16).
[0007]
Although this method is suitable as a method for forming a refraction surface of a microlens, it is not always easy to control the surface shape generated on the photoresist surface by heating, and it is difficult to accurately form a curved surface as intended.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a novel optical device having a desired surface shape accurately.Claims 11 and 12).
[0009]
Another object of the present invention is to provide a novel optical device manufacturing method capable of easily and reliably manufacturing an optical device having a desired surface shape (Claims 1 to 10).
[0010]
Various optical device materials are used in the optical device manufacturing method.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
First, an optical device material used in the optical device manufacturing method will be described.
An optical device material used in the optical device manufacturing method according to claim 1.Is formed by forming one or more convex curved shapes on a planar surface of a device material using a transfer material.
The “device material” is a material that finally becomes an optical device, and has a “planar surface” as described above in the first aspect of the present invention.
The “one or more convex curved surface shapes” are transferred and formed on a transfer material using a “mold” having a concave curved surface shape corresponding to a predetermined convex curved surface shape.
[0012]
An optical device material used in the optical device manufacturing method according to claim 2.Is formed by forming at least one curved surface shape with a transfer material on a “surface having a predetermined curvature” in a device material. The “surface having a predetermined curvature” is not limited to a spherical surface, and may be a cylinder surface (a maximum curvature and a minimum curvature: 0 are uniquely defined), a spheroidal surface, and the like.
The one or more “curved surface shapes” are formed by transferring the above-mentioned transfer surface shape to a transfer material from a mold having a predetermined curved surface shape as the transfer surface shape.
[0013]
Material for an optical device used in the invention according to claim 2As the “device material” in the above, a “sphere” or a “cylindrical body” can be used (claim 3), and a “material formed in a lens shape” can be used (claim 4). The lens shape in this case is not limited to the spherical lens shape, but may be a cylinder lens shape or a toroidal lens shape.
[0014]
An optical device material used in the optical device manufacturing method according to claim 5.In the flat part of the device material, which is a shape obtained by processing a part of a sphere by plane processing and cutting a part of a sphere by a plane, a `` molding die formed with a predetermined curved surface shape as a transfer surface shape '' The transfer material on which the transfer surface shape has been transferred is formed into a curved surface shape. In this case, another curved surface shape (transferred from another mold) can be formed by the transfer material also on the spherical portion on the opposite side of the planar portion of the device material.
[0015]
An optical device material used in the optical device manufacturing method according to claim 6.Is a device in which a part of a sphere is processed into a plane and a part of the sphere is cut by a pair of parallel planes. It is formed by forming a curved surface shape from a transfer material on which the above-mentioned transfer surface shape is transferred from a “forming mold formed as a shape”.
thisThe material for an optical device according to claim 6.In the case where a curved surface shape is formed by a transfer material on each of a pair of planar portions, both curved surface shapes may be the same or different.
[0016]
An optical device material used in the optical device manufacturing method according to claim 7.In the planar material of the device material that was `` a shape obtained by processing the peripheral surface of the cylindrical body into a plane and cutting a part of the cylinder along a plane parallel to the axis, '' a `` predetermined curved surface shape was formed as a transfer surface shape A curved surface shape is formed by a transfer material on which the transfer surface shape is transferred from the “formed mold”. In this case, another curved surface shape (transferred from another mold) can be formed by the transfer material also on the cylindrical surface portion of the device material opposite to the planar portion.
[0017]
An optical device material used in the optical device manufacturing method according to claim 8.In at least one of the planar portions of the device material, "a peripheral surface of the columnar body is processed into a plane, and a part of the cylinder is cut along a pair of planes parallel to the axis and parallel to each other." It is formed by forming a curved surface shape from a transfer material on which the above-mentioned transfer surface shape is transferred from a “mold having a predetermined curved surface shape as a transfer surface shape”. In this case, when a curved surface shape is formed by the transfer material on each of the pair of planar portions, both curved surface shapes may be the same or different.
[0018]
According to the invention of claims 2 to 8,InAs the “curved surface shape” formed by the transfer material on the device material, various curved surface shapes such as a convex or concave spherical surface, a convex or concave aspheric surface, and a convex or concave cylinder surface are possible.
[0019]
Also,An optical device material used in the optical device manufacturing method according to claim 1.In the above, as the “transfer material”, a material which is cured by light and / or heat and can be physically etched can be used as appropriate. That is, as the transfer material, a “photo-curable material” or a “thermo-curable material that cures at a temperature of 200 ° C. or lower” is preferable.
[0020]
As the “photo-curable material”, an epoxy resin, an acrylic resin, a urethane resin, a modified silicone resin, or a material composed of a compound based on these resins can be used. In particular, those prepared by combining an epoxy resin and an acrylic resin are suitable as a transfer material. Of course, a commercially available ultraviolet curable resin or the like can be suitably used as the transfer material.
As the “thermosetting material that cures at a temperature of 200 ° C. or less”, an epoxy resin, a phenol resin, a urea resin, a melamine resin, or the like can be used.
[0021]
Also,Material for an optical device used in the invention according to claims 1 to 9Can be used without particular limitation as long as it can be physically etched, but of course, when manufacturing a light-transmitting optical device, a “transparent optical material” is used. (Claim 10).
[0022]
The “optical device manufacturing method” of the present inventionAny of the materials for optical devices described aboveThe feature is that "the surface shape of the transfer material is engraved on the device material by performing anisotropic physical etching on the transfer material and the device material" (Claims 1 to 10). As “physical etching”, dry etching such as RIE or ECR plasma etching is preferable.
[0023]
The “optical device” of the present inventionAn optical device itself manufactured by the optical device manufacturing method according to any one of claims 1 to 10.Is (Claim 11).Claim 11An optical device in which a reflection film is formed on a curved surface portion of the optical device can be referred to as an “optical device” (Claim 12). As described above, when forming the reflection film to form an optical device, it is needless to say that the device material does not have to be transparent.
[0024]
If an appropriate device material is selected, the optical device itself according to claim 11 manufactured as described above isThe material for an optical device according to claim 1.It should be noted that it can also be used as a "mold" for transferring a transfer surface shape to a transfer material.
[0025]
[Action]
As described above, in the optical device manufacturing method according to the present invention, the optical device material has a curved surface shape by the transfer material, and the device material and the transfer material are subjected to anisotropic physical etching, whereby the transfer is performed. The curved surface shape, which is the surface shape of the material, is engraved on the device material.
[0026]
The curved surface shape formed as the surface shape of the transfer material is accurately formed by transferring the transfer surface shape of the mold.
[0027]
【Example】
FIG. 1 (a)Claim 11 shows an example of the optical device material of Example 1.
[0028]
The optical device material 10 is a material in which a plurality of convex curved surfaces formed by a transfer material 12 are formed in an array on one surface of a parallel-plate device material 11. The convex curved surface shape of the transfer material 12 is accurately formed by transferring the convex curved shape onto the transfer material 12 using a molding die 300 having a “concave curved shape corresponding to a predetermined convex curved shape”. It is.
[0029]
The surface of the optical device material 10 shown in FIG. 1A on which the convex curved surface shape is formed by the transfer material 12 is physically etched, and the surface shape of the transfer material 12 is engraved on the device material 11. For example, as shown in FIG. 1B, it is possible to obtain an optical device 1A in which a desired convex curved shape is formed in an array on one surface.Claims 1 and 11).
[0030]
If a “transparent material” is used as the device material 11, the optical device of FIG. 1B has a lens array or a microlens array having the formed convex curved surface as a refraction surface (when the formed refraction surface is small). Available as
[0031]
Of course, an optical device material in which the convex shape of the transfer material is formed on both sides of the device material 11 of FIG. 1 in correspondence with each other is also possible.Claim 1By applying the described manufacturing method, it is possible to obtain an “optical device having a refracting surface on both surfaces of a parallel plate”.
[0032]
Also, if a reflective film is formed on the surface of the optical device 1A of FIG. 1B on which the convex curved surface is formed, an optical device that can be used as a convex mirror array or a micro-convex mirror array can be realized (Claim 12).
[0033]
FIG. 2A shows one embodiment of the optical device material according to the second and third aspects. The optical device material 20 has a predetermined surface shape (aspherical surface) formed by a transfer material 22 on the surface of a spherical device material 21. The surface shape of the transfer material 22 is accurately formed by transferring the transfer surface shape from the “mold having a predetermined curved surface shape as the transfer surface shape” to the surface of the transfer material 22.
[0034]
2A, anisotropic physical etching is performed on the transfer material 22 and the device material 21 to engrave the surface shape of the transfer material 22 on the device material 21. An optical device 2A as shown in b) can be obtained. If a transparent material is used as the device material 21, the optical device 2A can be used as a lens or a micro lens (when the sphere 21 is small) having “one surface is spherical and one surface is aspheric”.
[0035]
The “curved surface shape” engraved on the device material 21 is a shape obtained by engraving the surface shape of the transfer material 22 as it is or a similar shape to the above surface shape. The "transfer surface shape that becomes a curved surface shape" is formed in the mold.
[0036]
In FIG. 2A, if the device material 21 is a “cylindrical body” that is long in a direction perpendicular to the drawing, the obtained optical device has a specially shaped surface on one side and a cylindrical surface on the other side. It can be used as a cylinder lens or a micro cylinder lens.
[0037]
FIG. 3 (a)Claims 2 and 41 shows an example of the optical device material of Example 1.
The optical device material 30 has a predetermined curved shape formed by a transfer material 32 on one surface of the lens-shaped device material 30. Of course, the curved surface shape, which is the surface shape of the transfer material 32, can be accurately obtained by transferring the transfer surface shape to the surface of the transfer material 22 from a "mold having a predetermined curved surface shape as the transfer surface shape". It is formed.
[0038]
In the state shown in FIG. 3A, the transfer material 32 and the device material 31 are subjected to anisotropic physical etching, and the surface shape of the transfer material 32 is engraved on the device material 31 to obtain the structure shown in FIG. An optical device 3A as shown in b) can be obtained. If a transparent material is used as the device material and the device material 31 has a spherical lens shape, the optical device 3A is used as a lens or a microlens having “one surface is spherical and one surface is aspheric” (when the device material is small). it can.
[0039]
Further, if a cylindrical lens shape long in a direction orthogonal to the drawing is used as the device material 31, the optical device 3A has a cylinder surface on one side and an aspherical cylinder lens or toroidal lens on one side, or a micro cylinder lens or the like. It can be used as a micro toroidal lens.
[0040]
The “curved surface shape” engraved on the device material 31 becomes a shape obtained by engraving the surface shape of the transfer material 32 as it is or a similar shape to the above surface shape. A transfer surface shape that becomes a curved surface shape is formed in a molding die in advance.
[0041]
FIG. 4 (a)Claims 2 and 5Of materials for optical devicesOne caseIs shown.
The optical device material 40 has a predetermined curved shape formed as a transfer surface shape on a planar portion of a device material 41 in which a part of a sphere is flattened and a part of a sphere is cut in a plane. The configuration is such that a curved surface shape is formed by a transfer material 42 to which the transfer surface shape has been transferred from a molding die (not shown).
[0042]
In the state of FIG. 4A, anisotropic physical etching is performed on the transfer material 41 and the device material 42, and the surface shape of the transfer material 42 is engraved on the device material 41. An optical device 4A as shown in b) can be obtained. If a transparent material is used as the device material, the optical device 4A can be used as a lens or microlens having one surface spherical and one surface aspherical or spherical.
[0043]
In FIG. 4A, if the device material 41 has a shape obtained by cutting a part of a long cylinder in a direction perpendicular to the drawing by a plane parallel to the axis, the obtained optical device has a predetermined surface on one side. It can be used as a cylinder lens or a micro-cylinder lens having a curved surface shape and the other side being a cylinder surface (claim 7).
[0044]
FIG. 5 (a)Claims 2 and 6Of materials for optical devicesOne caseIs shown.
The optical device material 50 is formed by processing a part of a sphere into a plane and forming a part of the sphere into a shape obtained by cutting the sphere by a pair of planes parallel to each other. A curved surface shape (both are aspherical surfaces in the example in the figure) formed by transfer materials 52 and 53 onto which the transfer surface shape has been transferred from a molding die (not shown) formed as a transfer surface shape. Has become.
[0045]
In the state shown in FIG. 5A, anisotropic physical etching is performed on the transfer material 51 and the device materials 52 and 53, and the surface shapes of the transfer materials 52 and 53 are engraved on the device material 51. An optical device 5A as shown in FIG. 5B can be obtained. If a transparent material is used as the device material, the optical device 5A can be used as a lens or a micro lens having both aspheric surfaces.
[0046]
When the aspherical surface made of the transfer material is formed only on one plane portion of the device material 51, the obtained optical device can be used as a lens or microlens having a plano-convex or plano-concave shape and an aspherical curved surface. .
[0047]
In FIG. 5A, the device material 51 can be obtained if the device material 51 has a shape obtained by cutting a part of a long cylinder in a direction perpendicular to the drawing by a pair of planes parallel to the axis and parallel to each other. The optical device can be used as a cylinder lens or a micro cylinder lens having a predetermined curved surface on both surfaces (claim 8).
[0048]
FIG. 6 shows the optical device material of the present invention.Another exampleAre shown as three examples.
The optical device material 60 shown in FIG. 6A has a configuration in which a predetermined convex curved surface shape is formed by a transfer material 62 on a planar surface of a prism-shaped device material 61.Claim 11 is an example of the material for an optical device. The optical device material 70 shown in FIG. 4B is obtained by forming a curved surface shape by transfer materials 72 and 73 on the surface of a spherical or cylindrical device material 71.Claims 2 and 3Of materials for optical devicesOne caseIt is. The optical device material 80 shown in FIG. 3C is a material in which a predetermined curved surface shape is formed by transfer materials 82 and 83 on both surfaces of a lens-shaped device material 81.Claims 2 and 4Of materials for optical devicesOne caseIt is.
[0049]
The optical device obtained by physically etching the device material and the transfer material of these optical device materials and engraving the surface shape of each transfer material on the device material will have any form. This will be apparent in light of the above description.
[0050]
FIGS. 7 and 8 show an example in which a plurality of “optical communication couplers (high-efficiency coupling module of LD and optical fiber)” as optical devices are “manufactured simultaneously”.
Since optical devices for optical communication are required to have severe environmental resistance, a glass material having excellent environmental resistance is required. In this example, the optical communication coupler to be manufactured is a “biconvex lens”, and each lens surface is “aspheric”.
[0051]
In FIG. 7A, reference numeral 1 indicates a “sphere” made of glass. A plurality of spheres 1 of the same shape are fixed and held in a dedicated jig 2 in a one-dimensional or two-dimensional array. The size (diameter) and material of the sphere 1 at this time are determined by design according to the size, optical performance, and the like of the final target optical device (coupler for optical communication).
[0052]
The dedicated jig 2 is manufactured so that the thickness of one side of the biconvex lens can be easily increased in consideration of the post-process as well as fixing the glass sphere 1. In other words, for this purpose, the portion at the center of the sphere 1 indicated by the “dashed line” is set close to the upper surface of the jig 2. Also, both surfaces of the jig 2 satisfy the required processing accuracy so that the optical surface of the finally formed biconvex lens is not damaged and the optical axis can be secured. The jig 2 may also serve as a lens holder (barrel) for a biconvex lens to be manufactured.
[0053]
FIG. 7B illustrates a state in which a reference plane 110 on the first surface side of the “biconvex lens” to be manufactured is formed by planar processing based on the result of the optical design. This planar processing can be performed by “normal glass surface planar polishing”.
The planar processing is performed by collectively planar polishing the first surface side of the plurality of spheres 1 together with the jig 2, and the “polishing amount” is set based on the result of the optical design.
[0054]
FIG. 7 (c) shows an aspherical shape 310 of a mold 300A, which is a "mold" manufactured in advance based on the result of the optical design, on the second surface side of the spherical body 1 (the first surface side is flattened). (A lower spherical portion in the figure). The aspheric surface 310 of the mold 300A can be manufactured by applying a micromachining technology using ultraprecision machining or photolithography technology.
[0055]
The material of the mold 300A is not particularly limited, but in consideration of a later peeling step, the portion of the aspherical surface 310 is subjected to “treatment for enhancing peelability”, for example, “fluorine plasma treatment” or the like. It is desirable to keep.
[0056]
FIG. 7D shows a plane of the spherical body 1 in a photocurable material 400 quantitatively sandwiched as a “transfer material” between the aspherical surface 310 of the mold 300A and the spherical surface on the second surface side of the spherical body 1. The state where the photocurable material 400 is cured by irradiating ultraviolet rays 410 from the processed side is shown. The curing of the photocurable material 400 may be performed by “irradiation of ultraviolet rays only” as described above, or “curing by heating” may be performed after precuring is performed by ultraviolet rays.
[0057]
As the transfer material, a “thermoplastic material” may be used instead of the photo-curable material 400, however, in the vicinity of room temperature so that an excessively high temperature does not act on the mold 300A or the sphere 1 during the heat curing. Preferably, the resin cures at a relatively low temperature (200 ° C. or lower).
[0058]
When the photocurable material 400 is cured, the photocurable material 400 is separated from the aspheric surface 310 of the mold 300A. The peeling is easy if the above-described fluorine plasma treatment or the like is performed on the mold 300A, but may be performed by a physical method such as “heat shock”.
[0059]
Thus, the predetermined aspherical surface is formed by the photocurable material 400 as the transfer material on the surface of the spherical body 1 as the device material having the predetermined curvature. Therefore, the “combined body of the sphere 1 and the photocurable material 400” in the state of FIG.Claim 2Of "materials for optical devices"One caseIt has become.
[0060]
FIG. 7E shows the photo-curable material 400 as the “transfer material” and the sphere 1 as the “device material” in the “optical device material” formed as described above at the stage of FIG. An anisotropic physical etching is performed on the second surface side and the aspherical shape formed as the surface shape of the photocurable material 400 is engraved on the second surface side of the spherical body 1. I have. Reference numeral 130 indicates the “engraved aspherical shape”.
[0061]
The physical etching is desirably performed by dry etching such as RIE or ECR plasma etching.
[0062]
FIG. 8 (f) (in order to clarify that this is a step following FIG. 7 (e), is referred to as (f)). A state is shown in which the side plane 110 faces downward and faces the aspherical surface 510 formed on the mold 500.
[0063]
The mold 500 is manufactured in advance based on an optical design, separately from the mold 300A in FIG. 7C. The method of manufacturing the mold 500 is the same as the method of manufacturing the mold 300A.
[0064]
FIG. 8G quantitatively sandwiches the photocurable material 400 as a transfer material between the aspherical surface 510 of the mold 500 and the flat surface 110 of the sphere 1, and irradiates with ultraviolet rays 410 to cure the material. The state is shown.
When the photocurable material 400 is cured, the photocurable material 400 is separated from the mold 500. In this manner, a convex shape made of the photocurable material 400 is formed on the flat surface 110 of the sphere 1. Therefore, at this stage,Claim 1 or claim 3This means that “material for optical device” was obtained.
[0065]
FIG. 8H shows that the photocurable material 400 of the optical device material thus obtained and the plane 110 of the sphere 1 are etched by an anisotropic physical etching method. The surface shape (convex aspherical surface corresponding to the aspherical surface 510 of the mold 500) of the photocurable material 400 is shown in an engraved state. Reference numeral 150 indicates an engraved “aspherical shape”.
Steps (f), (g), and (h) in FIG. 8 are the same as steps (c), (d), and (e) in FIG.
[0066]
In this manner, a plurality of lenses 1A (couplers for optical communication) whose first surface and second surface are both aspherical can be manufactured at once using the sphere 1 as a "starting material".
[0067]
The lens 1A, which is a completed optical device, may be removed from the jig 2 as necessary, and may be used as individual optical devices, or the entire lens may be used as a lens array while being held by the jig 2. Is also good.
[0068]
The "anisotropic etching" in the steps of FIG. 7E and FIG. 8H is based on the ratio of the etching rate of the ball lens material to the etching rate of the photosensitive material according to the result of the optical design. A certain selectivity may be shifted from 1, or may be changed during etching. When the selection ratio is not 1 or the selection ratio is changed in the middle, the transfer surface shapes of the curved surfaces 300A and 500 of the mold need not be aspherical shapes, and may be spherical shapes. That is, it is important to appropriately form a predetermined curved surface shape on the surface of the device material, which is a starting material, with a transfer material using a molding die.
[0069]
The “etching conditions” such as the selectivity can be easily changed by physical etching by adjusting the pressure in the reaction chamber, the type of the introduced gas, the substrate temperature (the temperature of the optical device material), and the like. In physical dry etching, the surface shape before etching was deformed by engraving the above surface shape at a selectivity of 1 from the surface shape before etching, or by shifting the selectivity from 1 or changing it during the etching. When a desired surface shape is formed, "reproducibility", that is, realization of a target shape is extremely high.
[0070]
FIG. 9 shows an example in which the lens 1A manufactured as described above is used as an optical communication coupler. In this case, a micro-optical element for coupling one channel “between the LD 600 and the optical fiber 610” is shown. Reference numeral 200 indicates a lens holder.
[0071]
Example 1
A lens whose first surface is spherical and whose second surface is aspheric was designed as an optical communication coupler. The effective beam diameter is 1.6 mm and the coupling efficiency is 58%. Based on the design results, the lens as an optical device was manufactured as follows.
[0072]
Material: SF60 (having a refractive index of 1.78278 with respect to infrared light having a wavelength of 0.83 μm) and a sphere having a diameter of 3.0 mm were prepared as a device material.
This sphere was fixed to a jig as described with reference to FIG.
[0073]
On a second surface side of a sphere which is a device material, a curved surface shape was formed by a transfer material obtained by transferring an aspherical shape from a molding die to obtain a material for an optical device.
A mold as a molding die was manufactured by performing a super precision processing and a photolithography process on a metal material to form a predetermined transfer surface shape.
In the transfer surface shape, the “aspherical shape” finally formed on the surface of the device material is a well-known aspherical formula:
Z = Ch^Two/ [1 + √ ｛1- (K + 1) C^Twoh^Two｝] + Ah^Four+ Bh⁶
C = 1 / R (curvature on optical axis)
K: conical constant
A, B: aspherical constant (A is a fourth-order term, B is a sixth-order term)
Z: distance from lens vertex
, K = −0.9995306, A = −0.8403612 × 10^-2, B = 0.2488880 × 10^-1, C = −1 / (1.5000 mm), and formed in a mold.
[0074]
In addition, plasma fluorine treatment (Ar, CF_FourWas introduced to increase the mold release property. As a surface treatment instead of the plasma fluorine treatment, "fluorine water generation treatment with an organic substance (fluorine derivative substance of triazinethiol)" is also effective.
[0075]
As a transfer material, an "anaerobic ultraviolet curable material" in which an acrylic material: 9 is blended with an epoxy material: 1 is used, and the transfer surface shape is transferred as described with reference to FIG. Was done. Curing of transfer material is 2500mJ / cm^TwoUV irradiation was performed from the side of the sphere at an energy density of. At this time, if necessary, post-baking may be performed at 120 ° C. for 30 minutes.
[0076]
After the transfer material is cured, the mold and the transfer material are separated. Of course, the transfer material adheres to the sphere with sufficient adhesion by "surface treatment with a silane coupling agent or the like" applied to the sphere surface. At the time of this peeling, it could be easily peeled off by the surface treatment effect of the transfer surface shape portion of the mold. At the time of peeling, if an action such as heat shock is applied, the peeling can be more easily performed.
Thus, the "material for optical device" as described with reference to FIG. 2A is obtained.
[0077]
Subsequently, the optical device material is set in an ECR plasma etching apparatus while being held by a jig, and Ar, CHF_Three, O_TwoIntroduce gas, 3-5 × 10^-Four"Anisotropic etching" was performed for 420 minutes under the condition of Toor, and the surface shape of the transfer material was directly engraved on the sphere surface. The selection ratio at this time is 1.
[0078]
FIG. 10 shows a state in which the lens which is the optical device thus obtained is used as an optical communication coupler. The left side of the figure is the LD side as the light source, and the right side is the optical fiber side. The optical device has a spherical surface on the first surface side (light source side) and an aspherical surface on the optical fiber side.
[0079]
Under the condition that the full width at half maximum of the LD is 32 °, the distance between the LD and the first surface of the lens is 0.55 mm, and the distance between the second surface of the lens and the optical fiber is 8.75 mm, the coupling efficiency is 57%, almost as designed. Was obtained.
[0080]
In the above specific example, the glass sphere made of SF60 used as a device material can itself be used as a “ball lens”. FIG. 12 shows a state in which this ball lens is used as an optical communication coupler. The left side of the figure is the light source side, and the right side is the optical fiber side. The “coupling efficiency” in this case was 15%.
[0081]
Example 2
As a second specific example of the optical device, a case will be described in which a lens whose both surfaces are aspherical is used as an optical communication coupler.
The design conditions are that the effective light beam diameter of the first surface is 0.66 mm, the effective light beam diameter of the second surface is 1.82 mm, and the coupling efficiency is 77.7%.
As a starting material for the production process, a sphere having a material: SF60 and a diameter of 3.0 mm was used as in the specific example 1 above.
[0082]
A sphere as a device material is fixedly held on a jig, and a mold (which has been subjected to a fluorine water emitting treatment with an organic substance) in which a transfer surface shape is previously formed into a target aspherical shape on the first surface side, The anaerobic UV-curable material is applied quantitatively as a transfer material, and the sphere held by the jig is arranged so as to sandwich the UV-curable material, and the transfer material is sandwiched between the mold and the sphere.
[0083]
In this state, in order to cure the transfer material, ultraviolet light is applied at 2500 mJ / cm.^TwoIrradiation at an energy density of At this time, if necessary, post-baking may be performed at 120 ° C. for 30 minutes in the above state. After the resin is cured in this way, when the mold and the transfer material are separated, the optical device material described with reference to FIG. 2A is obtained.
[0084]
Subsequently, while holding the optical device material in the jig, the material was set in an ECR plasma etching apparatus, and Ar, CHF_Three, O_Two3-5 × 10^-FourAnisotropic physical etching is performed for 100 minutes under the condition of Toor (selection ratio: 1), and the aspherical shape of the transfer material surface is directly engraved on the first surface side of the sphere.
[0085]
In the same process, an aspherical shape is formed on the second surface by the transfer material, and the optical device material thus obtained is anisotropically treated for 480 minutes under the same conditions as the first surface. Physical etching was performed, and the aspherical shape of the transfer material surface was directly engraved on the second surface side of the sphere. In this way, an optical device was obtained as a lens having both a first surface and a second surface having an aspherical surface.
[0086]
The aspherical surface formed on the first surface and the second surface side is
Regarding the aspheric surface of the first surface, C = 1 / (1.5000 mm), K = −0.266972 × 10^Two, A = B = 0
Regarding the aspheric surface of the second surface, C = −1 / (1.5000 m), K = −0.99
96278, A = −0.8063241 × 10^-2, B = 0
The transfer surface shape in each mold was formed based on this data.
[0087]
FIG. 11 shows a state in which the lens thus obtained is used as a coupler for optical communication, in a manner similar to FIG. The coupling efficiency (full width at half maximum of LD: 32 °) measured in the illustrated state was 75%, which was almost as designed.
[0088]
Modified example
In the specific example 2, the first and second surfaces are each formed by forming an aspheric surface on a spherical surface of a sphere using a transfer material and then engraving the sphere by physical etching.
In a modified example described below, a part of a sphere is flattened by polishing as a first surface side, and then a curved shape is formed on the flattened portion by a transfer material. The transfer material is a “mold having a transfer surface shape according to the target aspherical shape on the first surface side (the transfer surface shape is the same as the mold for the first surface side in the specific example 2 above, The shape of the portion is different. That is, the effective diameter: φ0.6 mm, the mold shape is the same. The transfer surface shape portion is subjected to fluorine water generation treatment with an organic substance. Transcribed.
[0089]
After that, in the ECR plasma etching apparatus, Ar, CHF_Three, O_Two3-5 × 10^-FourAnisotropic physical etching was performed for 500 minutes under the condition of Toor (selection ratio: 1), and the surface shape of the transfer material was directly transferred to a sphere. The shape creation of the second surface was performed in exactly the same manner as in Example 2.
[0090]
The difference between this modified example and the specific example 2 lies in the method of processing the first surface. Due to the difference in processing method, besides the optical path length is different, the etching margin (dimension) at the time of etching is different.
A smaller processing dimension is a better processing method because the processing time is shorter and can be realized at lower cost. In the above specific example 2 (method for processing from a spherical shape), the processing size is 5 μm and the etching time is 100 minutes. In the modified specific example (method for processing from a planar shape), the processing size is 25 μm and the etching time is 500 minutes. Therefore, the specific example 2 is a more excellent processing method.
[0091]
In the material for an optical device according to the first aspect, instead of forming a convex curved surface shape with a transfer material on a planar surface portion of the device material, a transfer material (a photocurable material or a temperature of 200 ° C. or lower) is used. It is also possible to consider a material for an optical device formed by a molding die with at least one accurate concave curved surface shape by using a thermosetting material that cures). Physical transfer etching and device material in such an optical device material are physically etched. It should be noted that an optical device having one or more desired concave curved shapes can be obtained by engraving the concave curved shapes into a device material.
[0092]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a newOptical device manufacturing method (claims 1 to 10), optical device (claims 11 and 12)Can be provided.
[0093]
In the method of manufacturing an optical device according to the present invention, a curved surface shape corresponding to a target surface shape is first accurately formed as a surface shape of a transfer material by using a mold, and thereafter, a different shape having excellent target shape realizability is obtained. Since the device material is engraved by isotropic physical etching, a desired surface shape can be accurately formed on the device material, and an optical device having excellent optical performance can be manufactured. Further, this manufacturing method can be implemented to manufacture a large number of optical devices at once, as in the example described with reference to FIGS. 7 and 8, and the efficiency of manufacturing can be improved. .
[0094]
Also,Optical device material used in the optical device manufacturing method of the present inventionSince the device material has a curved surface shape corresponding to a desired surface shape formed by a transfer material, a desired optical device can be realized only by etching the device material by anisotropic physical etching. Also, by making the surface of the device material a spherical surface, a cylindrical surface, a lens surface, a flat surface, and the like, the device material can be obtained at a low cost, and by selecting the surface shape according to the design result of the optical device. In addition, the amount of etching can be reduced to shorten the etching time, which is suitable for mass production. That is, by setting the surface shape of the device material to a spherical shape or the like, it is possible to perform etching from a target shape, for example, a shape approximate to an aspherical shape, and it is possible to reduce the amount of etching and shorten the etching time.
[0095]
Claim 9In the materials for optical devices described above, a “photo-curable material” or a “thermo-curable material that cures at a temperature of 200 ° C. or less” is used as a transfer material. Since there is no need to apply excessive heat and pressure to the mold and device material, the mold and device material have a wide degree of freedom including plastic, and there is almost no damage to the mold by heat or pressure. The life of the mold is long and the cost can be reduced.
[0096]
The optical device of the present invention is manufactured by the above-mentioned optical device manufacturing method using the above-mentioned optical device material, so that “variation” between devices is small, and good optical characteristics can be achieved by an accurate curved surface shape. .
[Brief description of the drawings]
FIG.An example (a) of the material for an optical device according to claim 1, and an optical device manufactured therefrom.(B) for explaining FIG.
FIG. 2An embodiment (a) of the material for an optical device according to claim 2, and an optical device manufactured therefrom.(B) for explaining FIG.
FIG. 35. An embodiment (a) of the material for an optical device according to claim 2, and an optical device manufactured therefrom.(B) for explaining FIG.
FIG. 4An embodiment (a) of the material for an optical device according to claim 2, 5 or 7, and an optical device manufactured therefrom.(B) for explaining FIG.
FIG. 5An embodiment (a) of the material for an optical device according to claim 2, 6, or 8, and an optical device manufactured therefrom.(B) for explaining FIG.
FIG. 6Optical device material used in the optical device manufacturing method of the present inventionIt is a figure which shows the other example of 3 examples.
FIG. 7 is a diagram for explaining one embodiment of the optical device manufacturing method of the present invention.
FIG. 8 is a diagram for explaining the embodiment.
FIG. 9 is a diagram for explaining a use state of the optical device (coupler for optical communication) manufactured in the above embodiment.
FIG. 10 is a diagram for explaining the optical performance of the optical device (optical communication coupler) of Example 1.
FIG. 11 is a view for explaining the optical performance of the optical device (coupler for optical communication) of Example 2.
FIG. 12 is a diagram for explaining a comparative example with respect to the specific example 1.
[Explanation of symbols]
10 Materials for optical devices
11 Device materials
12 Transfer material
300 Mold

Claims

Using a mold having a concave curved surface shape corresponding to a predetermined convex curved surface shape, one or more convex curved shapes are formed on the planar surface of the device material by a transfer material onto which the convex curved shape has been transferred. Optical device material , by performing anisotropic physical etching on the transfer material and the device material, by engraving the convex curved shape of the transfer material on the device material, from the device material An optical device manufacturing method comprising manufacturing an optical device.

One or more curved surfaces are formed on a surface of a device material having a predetermined curvature by using a transfer material on which the transfer surface shape is transferred from a mold having a predetermined curved surface shape formed as a transfer surface shape. By performing anisotropic physical etching on the transfer material and the device material of the optical device material, engraving one or more curved shapes of the transfer material on the device material, An optical device manufacturing method comprising manufacturing an optical device made of a material.

An optical device manufacturing method according to claim 2,
An optical device manufacturing method, wherein a material for an optical device having a spherical or cylindrical body is used.

An optical device manufacturing method according to claim 2,
An optical device material characterized by using a device material in which the device material is formed into a lens shape.

A part of a sphere is processed into a plane, and a part of a sphere is cut in a plane. By performing anisotropic physical etching on the transfer material and the device material of the optical device material having a curved shape formed by the transferred transfer material, the curved shape of the transfer material is reduced. An optical device manufacturing method, wherein an optical device made of the device material is manufactured by engraving the device material.

A predetermined curved surface shape is formed as a transfer surface shape on at least one of the planar portions of a device material in which a part of the sphere is formed into a plane by cutting a part of the sphere by a pair of parallel planes. By performing anisotropic physical etching on the transfer material and the device material of the optical device material having the curved surface shape formed by the transfer material obtained by transferring the transfer surface shape from the molding die. An optical device manufacturing method, wherein an optical device made of the device material is manufactured by engraving the curved shape of the transfer material on the device material.

A molding die in which a predetermined curved surface shape is formed as a transfer surface shape in a planar portion of a device material in which a peripheral surface portion of a cylindrical body is processed into a plane and a part of the cylinder is cut along a plane parallel to an axis. By performing anisotropic physical etching on the transfer material and the device material of the optical device material having the curved surface shape formed by the transfer material transferred from the transfer surface shape , An optical device manufacturing method, wherein an optical device made of the device material is manufactured by engraving a curved surface shape of a transfer material on the device material.

A predetermined curved surface is formed on at least one planar portion of a device material in which a peripheral surface portion of a cylindrical body is formed into a plane and a part of the cylinder is cut by a pair of planes parallel to an axis and parallel to each other. An optical device material having a curved surface shape formed by a transfer material having the transfer surface shape transferred from a molding die having a transfer surface shape formed thereon is anisotropic with respect to the transfer material and the device material. An optical device made of the device material by engraving the curved surface shape of the transfer material on the device material by performing physical etching of the transfer material.

The optical device manufacturing method according to claim 1, 2 or 3 or 4 or 5 or 6 or 7 or 8,
An optical device manufacturing method, wherein a photocurable material or a thermosetting material that cures at a temperature of 200 ° C. or lower is used as a transfer material for an optical device material .

The optical device manufacturing method according to claim 1, 2 or 3 or 4 or 5 or 6 or 7 or 8 or 9,
An optical device manufacturing method, wherein a transparent optical material is used as a device material of an optical device material.

An optical device manufactured by the optical device manufacturing method according to claim 1, 2 or 3 or 4 or 5 or 6 or 7 or 8 or 9 or 10.

An optical device comprising the optical device according to claim 11, wherein a reflective film is formed on a curved surface portion.