JP4211443B2 - プリズムの製造方法及び光学システムの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はプリズムの製造方法及びプリズムを用いた光学システムの製造方法に関し、特に波長が420nm以下の青色光を透過して使用するプリズム及び光学システムの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
DVD等の光ディスクを再生または記録する光ディスク装置は、媒体に応じて異なる波長の光を用いて信号の読み取りや書き込みが行われる。特許文献1には同じ光ピックアップを用いて種類の異なる光ディスクの読み取りを行う構成が開示されている。図1はこの光ピックアップを示す構成図である。
【0003】
光ピックアップ1は第1の波長の光を出射する第1光源2と、第2の波長の光を出射する第2光源3とを有している。第1の波長には例えば650nm帯(赤色光)が使用され、DVD−ROMから成るディスクDの読み取りを行うことができる。第2の波長には例えば780nm帯(赤外線)が使用され、CD−ROMから成るディスクDの読み取りを行うことができる。
【0004】
第1、第2光源2、3の出射光の光路上には第1の波長の光を反射して第2の波長の光を透過するダイクロイックミラー5が配される。これにより、第1光源2の出射光はダイクロイックミラー5で反射してディスクDに導かれる。第2光源3の出射光はダイクロイックミラー5を透過してディスクDに導かれる。
【0005】
ダイクロイックミラー5とディスクDとの間には、プリズム8、コリメータレンズ4、λ/4板10、回折素子7、集光レンズ11が配されている。プリズム8は光路に対して傾斜した傾斜面を有する透光性の基板8a、8b、8cを貼り合わせて形成されている。
【0006】
基板8a、8bの界面には、P偏光を透過してS偏光を反射するPBS(偏光ビームスプリッタ)膜8dが設けられている。基板8b、8cの界面には、入射光の一部を反射して残りを透過するBS(ビームスプリッタ)膜8eが設けられている。
【0007】
コリメータレンズ4はダイクロイックミラー5により楕円形になる第1、第2の波長の光のビーム形状を整形する。λ/4板10は光の位相をλ/4ずらし、第1、第2光源2、3の出射光がディスクDの入射時及び反射時に通過することにより位相がλ/2ずれてP偏光がS偏光に変換される。
【0008】
回折素子7はホログラム等から成り、波長に応じて集光レンズ11の集光位置を可変する。集光レンズ11は第1、第2の波長の光をディスクD上に集光する。また、プリズム8のBS膜8eの反射方向及び透過方向にはフォトダイオード等から成る受光素子12、13が設けられる。
【0009】
上記構成の光ピックアップ1において、第1光源2から出射される第1の波長のP偏光はダイクロイックミラー5で反射してプリズム8に導かれる。第2光源3から出射される第2の波長のP偏光はダイクロイックミラー5を透過してプリズム8に導かれる。
【0010】
第1、第2の波長の光はプリズム8のPBS膜8dを透過してコリメータレンズ4によりビーム形状が整形される。そして、λ/4板10、回折素子7を介して集光レンズ11によりディスクDの記録面に集光される。この時、ディスクDの種類に応じて第1、第2の波長の光の集光位置が回折素子7によって可変される。
【0011】
ディスクDで反射した第1、第2の波長の光は回折素子7、λ/4板10、コリメータレンズ4を透過してプリズム8に入射する。この時、第1、第2の波長の光はλ/4板10を2回透過するためS偏光に変換される。プリズム8ではPBS膜8dによってS偏光が反射され、BS膜8eで一部の光が反射するとともに残りの光が透過する。
【0012】
そして、プリズム8を出射した第1、第2の波長の光は受光素子12、13によりそれぞれ受光される。これにより、ディスクDの種類が異なっても使用波長に応じた信号を受光素子12、13で捉えて読み取り可能になっている。
【0013】
【特許文献1】
特開平10−143901号公報(第2頁−第12頁、第1図)
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の光ピックアップによると、プリズム8のPBS膜8dやBS膜8eから成る光学薄膜を透過する光の波面収差が大きいと信号の誤認識が発生する。特に、次世代DVDやブルーレイディスク等の波長が405nm帯の青色光により信号の書き込みや読み取りを行う光学システムでは、波面収差が少しでもあると誤認識が多くなる。
【0015】
このため、プリズム8を透過する光の波面収差が例えば25mλrms以下に要求され、プリズム8を製造する最終工程で波面収差を測定する検査工程が設けられている。検査工程では波面収差が25mλrmsを超えるプリズムは不良となり、要求精度が高いためプリズム8及び光ピックアップ1の歩留りが低くなっている問題があった。
【0016】
本発明は、青色光を使用するプリズム及びそれを用いた光学システムの歩留り向上を図ることのできるプリズム及びそれを用いた光学システムの製造方法を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、断面形状が略平行四辺形の透光性の第1基板の一面と、透光性の第2基板に設けられる傾斜面とを第1光学薄膜を介して貼り合わせ、波長が420nm以下の光ビームを透過して使用されるプリズムの製造方法において、第1基板の一面に第1光学薄膜を成膜する工程と、一面に略平行な面に第1光学薄膜と光学的性質の異なる第2光学薄膜を成膜する工程とを備え、第1光学薄膜または第2光学薄膜の最も第1基板寄りに第1基板と等しい屈折率から成る層を設け、第1光学薄膜により第1基板に生ずる応力と、第2光学薄膜により第1基板に生ずる応力とが等しくなるように第1、第2光学薄膜を形成したことを特徴としている。
【0018】
この構成によると、第1基板の略平行な2面に第1、第2光学薄膜が成膜される。第1光学薄膜が成膜されると、応力によって例えば第1光学薄膜の成膜面が凹面になる。第2光学薄膜が成膜されると、第2光学薄膜による応力によって第1光学薄膜による応力が打ち消され、第1、第2光学薄膜の成膜面が平面に形成される。第1、第2光学薄膜による応力は膜厚や成膜条件によって一致させることができる。そして、成膜後の第1基板と傾斜面を有する第2基板とが接着剤によって貼り合わされる。
【0021】
また本発明は、波長が420nm以下の光ビームを出射する光源と、断面形状が略平行四辺形の透光性の第1基板の一面と、透光性の第2基板に設けられる傾斜面とを第1光学薄膜を介して貼り合わせるとともに前記光源の出射光を透過するプリズムとを備えた光学システムの製造方法において、第1基板の一面に第1光学薄膜を成膜する工程と、一面に略平行な面に第1光学薄膜と光学的性質の異なる第2光学薄膜を成膜する工程とを備え、第1光学薄膜または第2光学薄膜の最も第1基板寄りに第1基板と等しい屈折率から成る層を設け、第1光学薄膜により第1基板に生ずる応力と、第2光学薄膜により第1基板に生ずる応力とが等しくなるように第1、第2光学薄膜を形成したことを特徴としている。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。本実施形態の光ピックアップは前述の図1に示すように構成されている。第1光源2から出射される光の波長(第1の波長)は405nm帯であり、第2光源3から出射される光の波長(第2の波長)は650nm帯になっている。
【0024】
これにより、ディスクDが次世代DVDやブルーレイディスクの場合は第1光源2の出射光により信号の読み取り及び書き込みが行われ、ディスクDがDVD−ROMの場合は第2光源3の出射光により信号の読み取りが行われる。また、CD−ROM等の読み取りや書き込みを行うための第3光源を設けても良い。
【0025】
図2はプリズム8の詳細を示す図である。基板8b(第1基板)には平行な2面にPBS膜8d及びBS膜8eが形成されている。PBS膜8d上には接着剤8fが塗布され、基板8a、8bを接着する。これにより、ディスクDで反射した光が接着剤8fに到達前にPBS膜8dで反射され、接着剤8fによる複屈折を透過時のみに抑制することができる。また、BS膜8e上に接着剤8fが塗布され、基板8b、8cが接着されている。
【0026】
図3は光ピックアップ1のプリズム8の製造工程を示す工程図である。前述したようにプリズム8は基板8a、8b、8c(図3において基板A、B、Cと記す)を貼り合わせて形成される。基板8a、8b、8cは透光性の材料から成っており、SK10等のガラスや樹脂等を用いることができる。
【0027】
基板8a、8cは同様の工程により形成される。傾斜面研磨工程では傾斜面となる板状部材の一面がラッピングやポリッシングにより所定の面粗さ及び平面度に研磨される。切断工程では板状部材をスライサー等により切断してそれぞれ図1に示すような断面形状が台形に形成される。
【0028】
基板8bは傾斜面研磨工程で傾斜面となる板状部材の両面がラッピングやポリッシングにより所定の面粗さ及び平面度に研磨される。PBS膜成膜工程では板状部材の一面にPBS膜8dが成膜される。この時、PBS膜8dによる応力によって基板8bにソリが発生する。
【0029】
BS膜成膜工程では、PBS膜8dの対向面にBS膜8eが成膜される。この時、PBS膜8dにより基板8bに生じる応力と、BS膜8eにより基板8bに生じる応力とが一致して互いに打ち消すようにBS膜8eが成膜される。即ち、PBS膜成膜工程及びBS膜成膜工程においてPBS膜8d及びBS膜8eによる応力を一致させるような膜組成、膜厚、基板温度、成膜レートになっている。
【0030】
切断工程では板状部材をスライサー等により切断して図1に示すような断面形状が平行四辺形に形成される。接着工程では、基板8bの両面に紫外線硬化型樹脂等の接着剤8fが塗布され、基板8a、8b、8cは互いの傾斜面が接着される。
【0031】
接着された基板8a、8b、8cは外形研磨工程で、ディスクDに平行な二面と受光素子13に対向する面がラッピングやポリッシングにより所定の面粗さ及び平面度に研磨される。そして、反射防止膜成膜工程でディスクDに平行な二面に反射防止膜が成膜され、プリズム8が得られる。
【0032】
本実施形態によると、PBS膜成膜工程及びBS膜成膜工程で基板8bの応力が打ち消されて表面が平面に形成されるので、基板8a、8b、8cを接着した後のプリズム8の波面収差を低減することができる。従って、プリズム8の歩留りを向上させることができる。
【0033】
次に、図4は第2実施形態の光ピックアップにおけるプリズム8を示す図である。説明の便宜上、前述の図1、図2に示す第1実施形態と同一の部分には同一の符号を付している。本実施形態はPBS膜8dが基板8bと屈折率の同じ積層膜8gを有している。その他の部分は第1実施形態と同一である。
【0034】
本実施形態によると、PBS膜8dの膜厚を積層膜8gにより厚くすることができる。従って、PBS膜8dの光学特性を劣化させることなくPBS膜8dによる応力とBS膜8eによる応力とを容易に一致させることができる。尚、BS膜8eに基板8bと屈折率の同じ積層膜8gを設けてもよい。
【0035】
尚、プリズム8の形状は第1、第2実施形態に示す形状に限られない。例えば、図5に示すように、基板8a、8bを貼り合わせ、基板8c(図1参照)を省いた構成でもよい。この時、PBS膜8d及び接着剤8fによる応力とBS膜8eによる応力とが一致するようにPBS膜成膜工程及びBS膜成膜工程で成膜するとよい。
【0036】
また、図6に示すように、ディスクDに垂直な方向の基板8a、8bの厚みを大きくし、第1波長の光と第2波長の光を同じ方向に出射させて受光素子12、13(図1参照)により捉える構成でもよい。
【0037】
また、第1、第2実施形態では使用波長が405nmのプリズムを用いた光ピックアップについて説明しているが、光源の波長のばらつきを含めて波長が420nm以下の光ビームを使用するプリズムを用いた光ピックアップを含む光学システムにおいて同様の効果を得ることができる。
【0038】
また、PBS膜8d及びBS膜8eから成る光学薄膜を有するプリズム8について説明しているが、他の光学薄膜を有するプリズムであっても同様の効果を得ることができる。例えば、光学薄膜が反射防止膜、全反射膜、ダイクロイック膜等の場合であってもよい。
【0039】
尚、上記各実施形態には以下の構成を有する発明が含まれる。
【0040】
(1)断面形状が略平行四辺形の透光性の第1基板の一面と、透光性の第2基板に設けられる傾斜面とを第1光学薄膜を介して貼り合わせ、波長が420nm以下の光ビームを透過して使用されるプリズムの製造方法において、第1基板の一面に第1光学薄膜を成膜する工程と、一面に略平行な面に第1光学薄膜と光学的性質の異なる第2光学薄膜を成膜する工程とを備え、第1光学薄膜または第2光学薄膜に第1基板と等しい屈折率から成る層を設けて第1光学薄膜により第1基板に生ずる応力と、第2光学薄膜により第1基板に生ずる応力とを等しくなるように第1、第2光学薄膜を形成したことを特徴とするプリズムの製造方法。
【0041】
(2) 波長が420nm以下の光ビームを出射する光源と、断面形状が略平行四辺形の透光性の第1基板の一面と、透光性の第2基板に設けられる傾斜面とを第1光学薄膜を介して貼り合わせるとともに前記光源の出射光を透過するプリズムとを備えた光学システムの製造方法において、第1基板の一面に第1光学薄膜を成膜する工程と、一面に略平行な面に第1光学薄膜と光学的性質の異なる第2光学薄膜を成膜する工程とを備え、第1光学薄膜または第2光学薄膜に第1基板と等しい屈折率から成る層を設けて第1光学薄膜により第1基板に生ずる応力と、第2光学薄膜により第1基板に生ずる応力とを等しくなるように第1、第2光学薄膜を形成したことを特徴とする光学システムの製造方法。
【0042】
(3)断面形状が略平行四辺形の透光性の第1基板の一面と、透光性の第2基板に設けられる傾斜面とを第1光学薄膜を介して貼り合わせ、波長が420nm以下の光ビームを透過して使用されるプリズムにおいて、第1光学薄膜または第2光学薄膜に第1基板と等しい屈折率から成る層を設けたことを特徴とするプリズム。
【0043】
(4) 波長が420nm以下の光ビームを出射する光源と、断面形状が略平行四辺形の透光性の第1基板の一面と、透光性の第2基板に設けられる傾斜面とを第1光学薄膜を介して貼り合わせるとともに前記光源の出射光を透過するプリズムとを備えた光学システムにおいて、第1光学薄膜または第2光学薄膜に第1基板と等しい屈折率から成る層を設けたことを特徴とする光学システム。
【0044】
【実施例】
以下に本発明の実施例を説明する。SK10(屈折率:1.620)から成る基板8b上に、以下の膜構成の17層のPBS膜8dを成膜したときのPBS膜8d表面の平面度はプリズム1個の面積当たり7.326λ(測定波長λ=633nm)の凹面になる。
【0045】
【0046】
次に、PBS膜8dの対向面に以下の膜構成の7層のBS膜8eを成膜すると、BS膜8e表面の平面度が0.021λの凹面になる。これにより、基板8bの表面を略平面に形成することができる。
【0047】
【0048】
【発明の効果】
本発明によると、第1基板の両面に第1、第2光学薄膜を成膜し、第1光学薄膜により第1基板に生ずる応力と、第2光学薄膜により第1基板に生ずる応力とを膜組成、膜厚、基板温度、成膜レート等により等しくなるようにしたので、第1、第2基板を接着した後のプリズムの波面収差を低減することができる。従って、プリズム及び光システムの歩留りを向上させることができる。
【0049】
また本発明によると、第1基板の両面に第1、第2光学薄膜を成膜し、第1光学薄膜及び第2基板との接着剤により第1基板に生ずる応力と、第2光学薄膜により第1基板に生ずる応力とを膜組成、膜厚、基板温度、成膜レート等により等しくなるようにしたので、第1、第2基板を接着した後のプリズムの波面収差を低減することができる。従って、プリズム及び光システムの歩留りを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】は、光ピックアップの構成図である。
【図2】は、本発明の第1実施形態のプリズムの構成を示す図である。
【図3】は、本発明の第1実施形態のプリズムの製造工程を示す工程図である。
【図4】は、本発明の第2実施形態のプリズムの構成を示す図である。
【図5】は、光ピックアップに用いられる他のプリズムを示す図である。
【図6】は、光ピックアップに用いられる更に他のプリズムを示す図である。
【符号の説明】
1 光ピックアップ
2 第1光源
3 第2光源
4 コリメータレンズ
5 ダイクロイックミラー
7 回折素子
8 プリズム
8a、8b、8c 基板
8d PBS膜
8e BS膜
8f 接着剤
8g 積層膜
10 λ/4板
11 集光レンズ
12、13 受光素子
D ディスク
Claims (2)
- 断面形状が略平行四辺形の透光性の第1基板の一面と、透光性の第2基板に設けられる傾斜面とを第1光学薄膜を介して貼り合わせ、波長が420nm以下の光ビームを透過して使用されるプリズムの製造方法において、第1基板の一面に第1光学薄膜を成膜する工程と、一面に略平行な面に第1光学薄膜と光学的性質の異なる第2光学薄膜を成膜する工程とを備え、第1光学薄膜または第2光学薄膜の最も第1基板寄りに第1基板と等しい屈折率から成る層を設け、第1光学薄膜により第1基板に生ずる応力と、第2光学薄膜により第1基板に生ずる応力とが等しくなるように第1、第2光学薄膜を形成したことを特徴とするプリズムの製造方法。
- 波長が420nm以下の光ビームを出射する光源と、断面形状が略平行四辺形の透光性の第1基板の一面と、透光性の第2基板に設けられる傾斜面とを第1光学薄膜を介して貼り合わせるとともに前記光源の出射光を透過するプリズムとを備えた光学システムの製造方法において、第1基板の一面に第1光学薄膜を成膜する工程と、一面に略平行な面に第1光学薄膜と光学的性質の異なる第2光学薄膜を成膜する工程とを備え、第1光学薄膜または第2光学薄膜の最も第1基板寄りに第1基板と等しい屈折率から成る層を設け、第1光学薄膜により第1基板に生ずる応力と、第2光学薄膜により第1基板に生ずる応力とが等しくなるように第1、第2光学薄膜を形成したことを特徴とする光学システムの製造方法。
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