专利名称：玻璃基材的接合方法以及玻璃接合体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种插装(介在)光学薄膜而接合玻璃基材的玻璃接合体及其接合方 法，更详细来说，涉及不使用粘合剂而接合玻璃基材的玻璃接合体及其接合方法。
背景技术：
接合偏振束分离器或偏振转换元件、二向色棱镜(夕^々口 4 7々/ U < Λ )、接 合透镜等摄像机基材的光学元件利用于各种各样的产品。这样接合摄像机基材而制造的接 合型光学元件时，由于能够薄且牢固地且廉价地接合摄像机基材，所以例如可以使用通过 紫外线固化的光固化型粘合剂等的粘合剂。而且，在近几年，投影仪或利用蓝色光的光盘等正在普及，但在这样的光学设备也 利用如上述的接合型光学元件。然而，用于玻璃基材的接合的粘合剂已知有若照射接近于 紫外线的蓝色光或在高光强度、高温环境下使用，则暂时产生退色等的劣化。尤其，在高光 强度、高温环境下使用的投影仪的光学系统或对应于蓝色光的光拾取器等的光学设备中， 伴随粘合剂的劣化的接合型光学元件的光学性能的劣化有时会成为决定光学设备整体的 寿命的瓶颈(#卜> + 7々)。因此，在接合型光学元件要求如难以由高光强度、高温环境 或紫外线劣化的耐久性。因此，在近几年已知有不利用粘合剂而直接接合玻璃基板或棱镜、透镜等的玻璃 基材彼此的方法，所谓光接触(才/〒4力> 二 >夕夕卜)(专利文献1)。光接触是通过使极其精密地研磨的接合面彼此接触，并且利用接合原子间、分子 间的相互作用接合玻璃基材的方法。因此，为了通过光接触接合玻璃基材，接合面的算术表 面粗度(Ra，以下仅称为“表面粗度”)可以说需最大也为1 2nm数量级，实际上表面粗度 是埃(才 >夕'7卜π — Α )数量级。而且，与光接触相同，在半导体领域中已知不使用粘合剂而直接接合半导体基板 的技术。例如，通过形成薄的氧化膜，并且使对该氧化膜施以给予羟基(水酸基)的表面处 理的接合面彼此接触，施以热处理而直接接合半导体基板。这样，已知有在直接接合半导体 基板时，接合面的表面粗度也至少为1 2nm数量级且如果实际上不是其以下的表面粗度 的接合面，则难以进行直接接合。专利文献1 日本专利公开2004-279495号公报通过光接触直接接合玻璃基材时所要求的接合面的表面粗度并不是不可能实现， 但也不是容易得到的数量级的表面粗度。例如，将玻璃基材等的表面作为尤其光滑地完成 的研磨加工，已知有镜面研磨加工，但一般在镜面研磨加工中得到的表面粗度，即使是精密 的粗糙度，也成为5 IOnm左右。与此相比，可知在光接触也要求比镜面研磨更高一层程 度的精密的研磨。因此，存在以光接触直接接合玻璃基材的接合型光学元件的制造困难，即使能够 制造也变成高价的问题。尤其，难以在投影仪或光拾取器等普及显著且要求廉价地大量生 产的光学设备中，使用利用光接触的接合型光学元件。
发明内容
本发明是借鉴于上述的问题点而完成的，其目的在于，提供一种直接接合容易得 到接合面的表面粗度的数量级的玻璃基材的玻璃基材接合方法。其另一目的在于，能够使 直接接合的玻璃基材的接合型光学元件稳定制造而廉价地提供。本发明的玻璃基材的接合方法，其特征在于，具备成膜工序，其中在第1玻璃基 材的接合面成膜主成分与接合于上述第1玻璃基材的第2玻璃基材相等的薄膜；接合工序， 其中在上述薄膜与上述第2玻璃基材的接合面的相互间介入水并使上述薄膜与上述第2玻 璃基材的接合面紧贴之后，使上述水蒸发，而使上述第1玻璃基材和上述第2玻璃基材一体 化。而且，玻璃基材的接合方法，其特征在于，通过在大气中在常温以上且低于水的沸 点的预定温度中的加热，进行上述接合工序中的上述水的蒸发。另外，玻璃基材的接合方法，其特征在于，在进行上述接合工序之后，进行在真空 中加热上述第1玻璃基材和上述第2玻璃基材的接合体的接合强化工序。而且，玻璃基材的接合方法，其特征在于，在上述第1玻璃基材的接合面预先形成 具有预定的光学功能的光学薄膜，并且上述成膜工序在上述光学薄膜的表面进行。此外，玻璃基材的接合方法，其特征在于，在研磨上述光学薄膜的表面之后，进行 上述成膜工序。而且，玻璃基材的接合方法，其特征在于，上述薄膜连续设置为多个层状。此外，玻璃基材的接合方法，其特征在于，在上述成膜工序中成膜的上述薄膜相对 于从常温在100度之间的温度变化，对d线的折射率的变化量为0. 5%以下。而且，玻璃基材的接合方法，其特征在于，上述薄膜由二氧化硅构成。本发明的玻璃接合体作为第1玻璃基材和第2玻璃基材的接合体，其特征在于，在 上述第1玻璃基材的上述第2玻璃基材的接合面形成主成分与上述第2玻璃基材相等的薄 膜，并且通过使在该薄膜与上述第2玻璃基材的接合面之间介入的水蒸发，使上述第2玻璃 基材的接合面隔着上述薄膜接合在上述第1玻璃基材接合面。根据本发明的玻璃基材接合方法，可直接接合容易得到接合面的表面粗度的数量 级的玻璃基材。而且，通过利用该玻璃基材接合方法，能够稳定制造直接接合玻璃基材的接 合型光学元件，并且能够廉价地提供。
图1是表示束分离器的结构的说明图。图2是表示束分离器的制造工序的说明图。图3是表示研磨半透膜的表面的状态的说明图。图4是表示设置多个玻璃薄膜的例子的说明图。图5是表示由玻璃基板制造束分离器的状态的说明图。图6是表示由玻璃基板制造束分离器的状态的说明图。图中11_光拾取器，17-束分离器，21-第1棱镜(玻璃基材)，21a_斜面(接合 面)，22_第2棱镜(玻璃基材)，22a-侧面(接合面)，23-半透膜，24、42a、42b_玻璃薄膜，31-蒸馏水，46、47-玻璃基板(玻璃基材)，51-接合体。
具体实施例方式光拾取器11是通过使光入射到蓝色光用的光盘12而读写数据的光学系统，并由 光源16、束分离器17 (玻璃接合体)、功率监视器(^々- 二夕)18等构成。光盘12利用波长405nm附近的蓝色光，进行数据的读出或写入。而且，光源16是 发生入射到光盘12的蓝色光的光源，并由激光二极光或准直透镜、1/2波长板、衍射光栅等 构成。激光二极光发出波长405nm附近的蓝色光。而且，由激光二极光发出的蓝色光由准 直透镜调整(整λ石)为平行光，并且通过1/2波长板调整为S偏振光。另外，通过衍射光 栅分支为利用于数据的读写的主束和利用于跟踪等的2个副束并入射到束分离器17。束分离器17使从光源16入射的蓝色光分支为光盘12的方向和功率监视器18的 方向的2方向的光学元件，并且由第1棱镜21 (第1玻璃基材)、第2玻璃基材22 (第2玻 璃基材)、半透膜23、玻璃薄膜24构成。第1棱镜21是由在二氧化硅中混合硼酸的硼硅酸(*々》^酸)玻璃构成的直角 三角形棱镜，并隔着半透膜23及玻璃薄膜24在斜边与第2棱镜22接合。第2棱镜22与 第1棱镜21相同，也是由硼硅酸玻璃构成的直角三角形棱镜，第1棱镜21的斜边隔着半透 膜23及玻璃薄膜24接合在形成直角的2边中1边侧的侧面22a(接合面)。而且，第1棱 镜21或第2棱镜22的表面成为表面粗度Ra为IOnm左右的平滑的表面。另外，对第1棱 镜21和第2棱镜22的接合不使用粘合剂，而使设置在第1棱镜21的表面的玻璃薄膜24 和第2棱镜22的侧面22a直接接合，从而直接接合第1棱镜21和第2棱镜22。半透膜23通过层压多层电介质薄膜而构成，并设置在第1棱镜21的斜面21a (接 合面)。S偏振的蓝色光从光源16通过第1棱镜21而入射在半透膜23。此时，半透膜23 将入射的蓝色光的大约70%反射到光盘12侧，将剩余的部分大约30%透射到第2棱镜22 侧。而且，在此只有S偏振光入射到半透膜23，但半透膜23不依赖于波长而大约100%透 射P偏振。玻璃薄膜24是由主成分与直接接合的第2棱镜22相同的玻璃材料构成的厚度 0. 2 μ m的薄膜，并成膜在半透膜23上。在此，如上述，第2棱镜22由硼硅酸玻璃构成，所以 玻璃薄膜24由二氧化硅构成。而且，在成膜的阶段，玻璃薄膜24的表面成为表面粗度Ra 为IOnm左右的光滑的表面，在接合第1棱镜21和第2棱镜22而形成束分离器17时，玻璃 薄膜24的表面不通过粘合剂而与第2棱镜22的表面直接接触并接合。另外，玻璃薄膜24是相对于从室温到100度左右的范围的温度变化，折射率几乎 不发生变化的高密度的玻璃薄膜，并使温度从室温(15 25度)到100度的范围变化时， 对d线(589. 3nm)的折射率Nd的变化被抑制在0. 02 0. 1 %的范围。透射半透膜23而入射到第2棱镜22的蓝色光在形成第2棱镜22的直角的2边 中与第1棱镜21相面对的侧的侧面22b进行全反射而入射到功率监视器18。这样，束分离器17将玻璃薄膜24设置在第1棱镜21侧的表面，并使该玻璃薄膜 24的表面与第2棱镜22的表面接触，从而直接接合第1棱镜21和第2棱镜22。因此，束 分离器17中，第1棱镜21和第2棱镜22的接合不使用粘合剂。因此，蓝色光入射到束分 离器17，但在束分离器17中不会因该蓝色光而产生随着时间经过(経時的& )的劣化。同样地，因为直接接合第1棱镜21和第2棱镜22，所以在高照度环境下使用束分离器17时， 也不会因此而在束分离器17产生随着时间经过的劣化。功率监视器18对从束分离器17入射的蓝色光进行光电转变，并测量其光量。这 样根据由功率监视器18测量的蓝色光的光量，调节从光源16出射的蓝色光的光量，以便使 入射到光盘12的蓝色光的光量成为适宜于数据的读写的光量。如上述构成的光拾取器11，利用不使用粘合剂而直接接合第1棱镜21和第2棱镜 22的束分离器17，所以不产生由于蓝色光入射而造成的暂时的劣化。另外，束分离器17通 过后述的接合方法，而直接接合表面粗度Ra为IOnm数量级的玻璃薄膜24和第2棱镜22。 这样的表面粗度Ra为IOnm的数量级的表面，通过由基于离子镀(4才> > — f 4 >夕‘) 等的成膜或镜面研磨加工等的一般性精密研磨加工可容易得到。因此束分离器17可稳定 并廉价地制造。束分离器17用图2(A) (D)所示的次序制造。首先，如图2(A)所示，首先将半 透膜23成膜在第1棱镜21的斜面21a。此时，第1棱镜21的表面被研磨，包括成膜了半透 膜23的斜面21a的任意表面，均光滑地加工完成为表面粗度Ra为IOnm数量级。其次，如图2(B)所示，将高密度的玻璃薄膜24成膜(成膜工序)在半透膜23上。 该玻璃薄膜24通过离子镀成膜。在成膜的阶段，玻璃薄膜24的表面成为表面粗度Ra为 IOnm数量级的平滑的表面。而且，在此成膜的玻璃薄膜24成膜为0. 2 μ m的厚度，并且如 上述那样，高密度地成膜为，从常温到100度之间由温度引起的折射率Nd的变化被抑制在 0.02% 0. 左右程度。由此，如后述，在玻璃薄膜24上不散逸地覆盖蒸馏水。而且，如图2(C)所示，接合第1棱镜21和第2棱镜22 (接合工序)。此时，在第 1棱镜21的斜面21a上(玻璃薄膜24上)较薄地覆盖(張>9 )蒸馏水31，并隔着(介L· ^ )该蒸馏水31使玻璃薄膜24和第2棱镜22的侧面22a紧贴。使如此紧贴的第1棱镜 21和第2棱镜22在大气中加热到85度，并将此状态维持4小时，从而使第1棱镜21和第 2棱镜22之间的蒸馏水31渐渐蒸发。另外，如图2(D)所示，若第1棱镜21和第2棱镜22 之间的蒸馏水31蒸发，玻璃薄膜24(第1棱镜21)的表面和第2棱镜22的侧面22a直接 接触，则第1棱镜21和第2棱镜22被直接接合而成为一体化的束分离器17。这样接合的束分离器17，以不因为温度或湿度等环境的变化等而自然地使得接合 剥离的程度，牢固地接合，但该接合的强度与基于紫外线固化型粘合剂等粘合剂的接合的 强度相比较弱。因此，在大气中接合的第1棱镜21和第2棱镜22在真空中加热4小时到 350度(接合强化工序)。由此，强化第1棱镜21和第2棱镜22的接合强度。若如上述那样地制造束分离器17，则能够不使用粘合剂而将第1棱镜21和第2棱 镜22直接接合。另外，若以上述的顺序制造束分离器17，则即使表面粗度Ra为由IOnm左 右的成膜或研磨加工而容易得到的表面，也能够使之直接接合。因此，可合格率良好、稳定 且廉价地制造束分离器17。另外，在上述实施方式中，对在第1棱镜21的斜面21a上将半透膜23成膜之后不 研磨半透膜23的表面等而在其上成膜玻璃薄膜24的例子进行了说明，但优选在成膜玻璃 薄膜24之前，研磨半透膜23的表面。如图3(A)所示，若将半透膜23成膜在第1棱镜21的斜面21a，则因成膜的方式， 有时在半透膜23产生局部凸状的部分36 (以下称为凸部)。例如，半透膜23，如上述通过离子镀成膜，但若半透膜23的材料成为簇状(々，7夕一)而飞溅到第1棱镜21，则局部 产生以其为核心的凸部36。若仍以这样的凸部36残留的状态将玻璃薄膜24成膜在半透膜 23上，则玻璃薄膜24与凸部36的尺寸相比薄时，在玻璃薄膜24上也出现相同的凸部。因 此，整体上(大局的(二 )玻璃薄膜24的表面粗度Ra为IOnm左右，并且即使用上述的次序 制造束分离器17，也发生第1棱镜21和第2棱镜22的未接合，或即使接合起来也是极其弱 的接合。因此，如图3(B)所示，优选将半透膜23成膜在第1棱镜21的斜面21a之后，研磨 半透膜23的表面并除去凸部36 (研磨工序)，然后，将玻璃薄膜24成膜在没有凸部36的半 透膜23的表面。为除去凸部36研磨半透膜23的表面时，可将由三聚氰胺(>，$>)树脂构成 的海绵或细致的毛玻璃等作为锉刀适当地使用。尤其这些锉刀优选为相当于#2000的细致度。另外，在上述实施方式中，对在半透膜23上成膜玻璃薄膜24的例子进行了说明， 但若这样成膜玻璃薄膜24，则如图4 (A)所示，有时在玻璃薄膜24产生局部的孔37 (以下称 为针孔)。若在玻璃薄膜24有针孔(C 一 >)37，则在玻璃薄膜24上覆盖(張3 )蒸 馏水31时，蒸馏水31从针孔37散逸。若蒸馏水31如此散逸，则使第1棱镜21和第2棱 镜22接合时，第1棱镜21 (玻璃薄膜24)和第2棱镜22不隔着蒸馏水31而直接接触。因 此，想要以在上述实施方式中说明的次序来使第1棱镜21和第2棱镜22接合时，有时因针 孔37的位置或分布等不能接合第1棱镜21和第2棱镜22。因此，优选在第1棱镜21的斜 面21a重叠多个玻璃薄膜而进行成膜。例如，如图4(B)所示，在第1棱镜21的斜面21a上，从第1棱镜21侧以第1玻璃 薄膜42a、第2玻璃薄膜42b的顺序成膜2层玻璃薄膜。而且，第1玻璃薄膜42a、第2玻璃 薄膜42b由与上述的玻璃薄膜24相同的成分的硝材(硝材)构成，各厚度设置为玻璃薄膜 24的一半(0. Ιμπι)的厚度。此时，若在第1玻璃薄膜42a开针孔37，则在其上成膜第2玻 璃薄膜42b，从而堵塞第1玻璃薄膜42a的针孔37。因此，蒸馏水31不会从针孔37散逸而 在第1棱镜21 (第2玻璃薄膜42b)覆盖蒸馏水31，并以上述实施方式的次序可使第1棱镜 21和第2棱镜22可靠地直接接合。而且，若在第2玻璃薄膜42b开针孔时，则导致该第2玻璃薄膜42b的针孔与在1 层的薄膜24上开的针孔37相比成为浅且小的孔。从而，在第1棱镜21上覆盖蒸馏水31 时，能够将蒸馏水31从第2玻璃薄膜42b上开的针孔37的散逸抑制得小。因此，通过使成 膜于第1棱镜21上的玻璃薄膜设为2层，与设置1层的玻璃薄膜24的情况相比，可使第1 棱镜21和第2棱镜22更可靠地直接接合。另外，对在此代替1层的玻璃薄膜24，设置第1玻璃薄膜42a、第2玻璃薄膜42b 这2层玻璃薄膜的例子进行了说明，但也可以在第1棱镜21的斜面21a将3层以上的玻璃 薄膜连续设置多个层状。但，在第1棱镜21的斜面21a重叠并设置多层玻璃薄膜时，根据 玻璃薄膜的层数，成膜的工序增加，生产性下降。因此，在第1棱镜21的斜面21a设置多层 玻璃薄膜时，尤其优选如上述的例子那样设置2层玻璃薄膜。此外，在上述实施方式中，对预先形成为三棱柱状的第1棱镜21成膜半透膜23和 玻璃薄膜24 (玻璃薄膜42a、42b)，并使其与预先形成为三棱柱状的第2棱镜22接合而制造 束分离器17的例子进行了说明，但也可以由玻璃基板制造束分离器17。
此时，首先准备成为第1棱镜21的薄的第1玻璃基板46 (第1玻璃材料)和成为 第2棱镜22的厚的第2玻璃基板47 (第2玻璃材料)。此时，玻璃基板46、47的表面被设 为光滑地研磨成表面粗度Ra为IOnm左右的表面。由这些玻璃基板46、47制造束分离器17 时，首先，如图5(A)所示，在第1玻璃基板46的表面成膜半透膜23。其次，如图5(B)所示， 在半透膜23上成膜玻璃薄膜24 (成膜工序)。而且，如图5(C)所示，在第1玻璃基板46的表面覆盖(張>9 )蒸馏水31，使该蒸 馏水31夹在玻璃薄膜24与第2玻璃基板47之间而使第1玻璃基板46和第2玻璃基板47 紧贴。然后，在大气中加热到85度并将此状态维持4小时，从而使蒸馏水31渐渐蒸发。若 如此使蒸馏蒸馏水31，并如图5 (D)所示使玻璃薄膜24和第2玻璃基板47直接接触，则直 接接合第1玻璃基板46和第2玻璃基板47 (接合工序)。这样直接接合的第1玻璃基板46和第2玻璃基板47的接合体51在真空中加热 4小时到350度而强化接合强度(接合强化工序)。其后，如图6(A)所示，以束分离器17的宽度间隔切断接合体51而得到在图6(A) 的纵深方向上的长的棱柱状部件51a。而且，如图6(B)所示，通过研磨除去各角柱状部件 51a的角52a 52c，并调整为束分离器17的形状之后，沿长边方向按预定的长度切断而得 到束分离器17。这样，若由玻璃基板46、47制造束分离器17，则能够同时制造多个束分离器17，生 产性良好。而且，为了形状的稳定性，如上述使第1玻璃基板46和第2玻璃基板47接合的 情况，与使预先形成为三棱柱状的第1棱镜21和第2棱镜22接合的情况相比，更容易地直 接接合。另外，若由玻璃基板46、47制造束分离器17时，由于与接合棱镜21、22的情况相 比接合的面的面积大，因此不易受到在玻璃薄膜24产生的针孔的影响。因此，若由玻璃基 板46、47制造束分离器17，则可更稳定且有效地制造束分离器17。另外，这样由玻璃基板46、47制造束分离器17时，优选也与上述同样地通过研磨 除去半透膜23的凸部36之后设置玻璃薄膜24，优选在半透膜23上重叠并成膜多层玻璃薄 膜。而且，在此，对除去角柱状部件51a的角52a 52c之后，沿长边方向(長手方向) 切断成束分离器17的长度并得到束分离器17的例子进行了说明，但也可以将角柱状部件 51a沿长边方向切断为束分离器17的长度之后，切除角而得到束分离器17。另外，在上述实施方式中，对在束分离器17的外周的表面不设置光学薄膜而呈现 有棱镜21、22的表面的例子进行了说明，但优选在束分离器17的外周面，尤其蓝色光穿过 的面设置防反射膜。而且，为提高向棱镜21、22等的玻璃材料的紧贴性，防反射膜通常在高 温(例如在350度左右)的状态成膜，但根据上述实施方式中说明的接合方法，即使在这样 的高温环境下棱镜21、22或玻璃基板46、47的接合部分也不会剥离或变形，所以也可以在 进行棱镜21、22或玻璃基板46、47的接合之后成膜防反射膜。这并非限于防反射膜，在束 分离器17的外周的表面设置在高温环境下需进行成膜的光学薄膜的情况也同样。而且，在上述实施方式中，对介入(介在)半透膜23并接合第1棱镜21和第2棱 镜22的束分离器17的例子进行了说明，但上述实施方式中说明的接合方法在不介入半透 膜23等的光学薄膜而直接接合棱镜或玻璃基板等的玻璃材料时，也可适当地使用在上述实施方式中说明的接合方法。另外，在上述实施方式中，对与半透膜23另体地设置玻璃薄膜24(玻璃薄膜42a、 42b)的例子进行了说明，但如上述实施方式使光学薄膜(半透膜23)介入而接合玻璃材料 时，光学薄膜的最上层(使最接近于接合的玻璃材料并成为直接接合的层)由与玻璃薄膜 24相同的材料构成时，也可以在其上不必再设置玻璃薄膜24而将该最上层作为玻璃薄膜 24利用。另外，在上述实施方式中，对利用离子镀成膜玻璃薄膜24、42a、42b的例子进行了 说明，但玻璃薄膜24、42a、42b的成膜方法不限于离子镀，只要表面粗度成为IOnm左右以 下、且将玻璃薄膜24、42a、42b成膜为蒸馏水31不散逸的程度，则也可以用溅射或CVD等 的其他的周知的成膜方法设置玻璃薄膜。而且，在上述实施方式中，作为玻璃薄膜24、42a、 42b的密度的目标，举出折射率Nd相对于从常温到100度之间的温度变化的变化量的范围 而进行了说明，但只要表面粗度为IOnm左右以下且蒸馏水31不散逸，则折射率Nd的变化 量也可以超过上述的范围。例如，在上述实施方式中，玻璃薄膜24、42a、42b相对于从常温 到100度之间的温度变化，折射率Nd的变化量抑制在0. 02% 0. 1 %左右的例子进行了说 明，但在该温度范围内的玻璃薄膜24、42a、42b的折射率Nd的变化量优选为0. 5%以下，如 果为0. 2%以下，则更优选，如上述实施方式尤其优选成为0. 以下。而且，在上述实施方式中，举出玻璃薄膜24、42a、42b的厚度的一例进行了说明， 但玻璃薄膜24、42a、42b的厚度可以任意地规定。另外，在上述实施方式中，对将玻璃薄膜 42a、42b设置为玻璃薄膜24的一半的厚度的例子进行了说明，但不限于此，设置多个玻璃 薄膜时，各玻璃薄膜的厚度也可以任意地确定。另外，在上述实施方式中，举出接合棱镜21、22(玻璃基板46、47)时的环境、温度 及时间的具体例进行了说明，但只要能够使介入于棱镜21、22(玻璃基板46、47)之间的蒸 馏水31渐渐蒸发，则接合时的环境、温度及时间等的条件可以任意地确定。同样地，在上述 实施方式中，举出将棱镜21、22(玻璃基板46、47)的接合强度强化时的环境、温度及时间的 具体例而进行了说明，但只要能够强化棱镜21、22的接合强度，则该工序的环境、温度及时 间等的条件可以任意地规定。例如，在上述实施方式中，对接合棱镜21、22时，加热到85度并使蒸馏水31蒸馏 的例子进行了说明，但对隔着蒸馏水31而接触的棱镜21、22进行加热的温度不限于此，也 可以加热到常温以上且不到蒸馏水31的沸点的任意的温度。而且，在上述实施方式中，对 强化接合强度时在真空中加热到350度的例子进行了说明，但对接合进行强化时加热的温 度，也可以按照比常温高，比棱镜或玻璃基板、玻璃薄膜的玻璃转化点、用于半透膜23的材 料的熔点的其中一个低的温度范围内的任意的温度加热。另外，在上述实施方式中，对使棱镜21、22或玻璃基板46、47隔着蒸馏水31紧贴 时，在棱镜21、22或玻璃基板46、47间除了这些部件的自重以外不施以压力，仅使蒸馏水31 蒸发并接合的这些例子进行了说明，但也可以在使介入的蒸馏水31蒸发并接合棱镜21、22 或玻璃基板46、47时，对这些一边进行加压一边保持。例如，因在玻璃基板46设置半透膜 23或玻璃薄膜24，而在玻璃基板46有时产生翘曲，所以此时优选不仅使之接触，并且一边 进行加压一边使玻璃基板46和玻璃基板47紧贴，以减少玻璃基板46的翘曲。另外，在上述实施方式中，对在使棱镜21、22或玻璃基板46、47接合时，介入蒸馏水31的例子进行了说明，但不限于此，接合棱镜21、22或玻璃基材42a、42b时，只要介入于 这些之间的液体充分地含有水(H2O)且使之挥发即可，也可以混有酒精或离子等其他的成 分。另外，在上述实施方式中，对棱镜21、22或玻璃基板46、47由硼硅酸玻璃构成的例 子进行了说明，但接合棱镜21、22或玻璃基板46、47等的玻璃基材的材料不限于此，也可以 使用任意的玻璃材料。例如，棱镜21、22或玻璃基板46、47未必一定是非晶材料，也可以使 用由水晶(水晶)构成的棱镜。而且，棱镜21、22或玻璃基板46、47不必非由硼硅酸构成， 也可以由包括钠(t卜U々A)或钙(力> *々A )等的钠钙(〃一夕'石灰)玻璃等的其 他的周知的玻璃构成，也可以由二氧化硅的纯度高的石英玻璃构成。另外，对棱镜21、22或 玻璃基板46、47的制造可以使用由根据组成等的周知的方法来制造。以在上述实施方式中 说明的方法接合由这样的任意材料构成的玻璃基材时，也优选将玻璃薄膜24、42a、42b设 为由作为玻璃基材的主成分的二氧化硅构成的薄膜。而且，玻璃薄膜24、42a、42b只要以与 玻璃基材的主成分相同的二氧化硅作为主成分即可，可以做成包含与直接接触的玻璃基材 相同成分的杂质的薄膜，也可以设为包含与直接接触的玻璃基材不同成分的杂质的薄膜。另外，在上述实施方式中，对制造束分离器17的例子进行了说明，但在上述实施 方式中说明的接合方法不依赖于形状或用途，也可以适当地应用于接合玻璃材料的其他的 周知的接合型光学元件。而且，在上述实施方式中，对使直接接合的面为平面的例子进行了 说明，但以在上述实施方式中说明的接合方法使之直接接合的面的形状也可以为曲面。因 此，在上述实施方式中说明的接合方法可适当地使用于在P偏振或S偏振的一方调整透射 光的偏振状态的PS转换器或偏振束分离器、接合透镜等束分离器17以外的周知的接合型 光学元件。
权利要求
一种玻璃基材的接合方法，其特征在于，具备成膜工序，其中在第1玻璃基材的接合面成膜主成分与接合于上述第1玻璃基材的第2玻璃基材相等的薄膜；接合工序，其中在上述薄膜与上述第2玻璃基材的接合面的相互间介入水并使上述薄膜与上述第2玻璃基材的接合面紧贴之后，使上述水蒸发，而使上述第1玻璃基材和上述第2玻璃基材一体化。
2.如权利要求1所述的玻璃基材的接合方法，其特征在于，通过在大气中在常温以上且低于水的沸点的预定温度中的加热，进行上述接合工序中 的上述水的蒸发。
3.如权利要求1或2所述的玻璃基材的接合方法，其特征在于，在进行上述接合工序之后，进行在真空中加热上述第1玻璃基材和上述第2玻璃基材 的接合体的接合强化工序。
4.如权利要求1至3中任一项所述的玻璃基材的接合方法，其特征在于，在上述第1玻璃基材的接合面预先形成具有规定的光学功能的光学薄膜，并且上述成 膜工序在上述光学薄膜的表面进行。
5.如权利要求4所述的玻璃基材的接合方法，其特征在于，在研磨上述光学薄膜的表面之后，进行上述成膜工序。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的玻璃基材的接合方法，其特征在于，上述薄膜连续设置为多个层状。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的玻璃基材的接合方法，其特征在于，在上述成膜工序中成膜的上述薄膜相对于从常温到100度之间的温度变化，对d线的 折射率的变化量为0. 5%以下。
8.如权利要求1至7中的任一项所述的玻璃基材的接合方法，其特征在于，上述薄膜由二氧化硅构成。
9.一种玻璃接合体，是第1玻璃基材和第2玻璃基材的接合体，其特征在于，在上述第1玻璃基材的与上述第2玻璃基材的接合面，形成主成分与上述第2玻璃基 材相等的薄膜，并且通过使在该薄膜与上述第2玻璃基材的接合面之间介入的水蒸发，使 上述第2玻璃基材的接合面隔着上述薄膜而接合在上述第1玻璃基材的接合面。
全文摘要
本发明提供一种玻璃基材的接合方法以及玻璃接合体，其使容易得到表面粗度的数量级的玻璃基材直接接合。首先，对第1棱镜(21)和第2棱镜(22)不使用粘合剂而直接接合时，将主成分与接合于第1棱镜(21)的第2棱镜(22)相等的玻璃薄膜(24)成膜于第1棱镜(21)的斜面(21a)。而且，将玻璃薄膜24与第2棱镜(22)的侧面(22a)在其相互间介入蒸馏水(31)并使之紧贴之后，使蒸馏水(31)蒸发并一体化第1棱镜(21)和第2棱镜(22)。
文档编号G02B1/10GK101900840SQ201010188229
公开日2010年12月1日 申请日期2010年5月25日 优先权日2009年5月29日
发明者川村宜司 申请人:富士能株式会社