(57)【要約】【課題】寸法精度に優れた直角三角プリズムの製造方法を提供する。【解決手段】複数枚の矩形のガラス平板を積層すると共に、各ガラス平板の端縁を結ぶ平面とガラス平板の板面とのなす角度が４５度の傾斜角となるようにガラス平板の面方向位置を順次ずらして階段状に積層する工程と、第１積層体を複数の積層分割体に切断する工程と、各積層分割体の切断面を鏡面研磨する工程と、第２積層体を形成する工程と、第３積層体を形成する工程と、第３積層体の切断面とその両端面とを鏡面研磨する工程と、複数の直角三角柱に分断する工程と、直角三角プリズムの個片に切断する工程とを含むようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の矩形の平板状光学部材を仮止め材を介して積層すると共に、各平板状光学部材の端縁を結ぶ平面と平板状光学部材の板面とのなす角度が４５°の傾斜角となるよう平板状光学部材の面方向位置を順次ずらして階段状に積層する第１積層体形成工程と、
前記第１積層体形成工程において一体化された第１積層体を、前記４５°の傾斜角に沿った所定ピッチの複数の平行な切断面にて複数の積層分割体に切断する第１の切断工程と、
前記第１の切断工程により形成された各積層分割体の切断面を鏡面研磨する第１の鏡面研磨工程と、
前記第１の鏡面研磨工程により鏡面研磨された複数の積層分割体の鏡面同士が対向するように整合状態で積層して、各積層分割体間を仮止め剤にて仮止めして第２積層体を形成する第２積層体形成工程と、
前記第２積層体を前記第１の切断工程における切断面と直交する切断面にて切断して第３積層体を形成する第３積層体形成工程と、
前記第３積層体形成工程により得られた第３積層体の切断面とその両端面とを鏡面研磨する第２の鏡面研磨工程と、
前記第３積層体の仮止めを解除して複数の直角三角柱に分断する分断工程と、
前記分断工程で得られた直角三角柱を長さ方向に直交して所定ピッチの複数の平行な切断面にて直角三角プリズムの個片に切断する第２の切断工程と、を含むことを特徴とする直角三角プリズムの製造方法。
【請求項２】
前記分断工程で得られた直角三角柱の直角を挟む２つの側面にそれぞれ所定の多層膜を形成する多層膜形成工程をさらに備え、
前記第２の切断工程において、前記多層膜形成工程より得られた直角三角柱を長さ方向に直交して所定ピッチの複数の平行な切断面にて切断することを特徴とする請求項１に記載の直角三角プリズムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリズムの製造方法に関し、特に寸法精度の優れた直角三角プリズムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の光記録媒体から情報を再生したり、あるいは情報を記録したりする光ピックアップ装置においては、光学デバイスとしてプリズムが使用されている。
上記したような光学デバイスの製造方法に関しては特許文献等に数多くの例が開示されている。例えば、特許文献１にはプリズムとその製造方法が開示されている。
【０００３】
図６は特許文献１に開示されているプリズムの構成を示した図である。また、図７は特許文献１に開示されているプリズムの製造方法を示した工程図である。
図６に示すプリズム２０は、例えばＢＫ−７等の透明な光学ガラスからなり、形状が直角二等辺三角形の直角三角プリズムである。
光信号等の光が当たる当光面２１ａ、２１ｂ、２１ｃ同士が連接する断面は、略Ｒ形状のコーナー部２０ｄ、２０ｅ、２０ｆからなり、その表面が火造り面となっている。
【０００４】
上記図６に示すようなプリズム２０の製造方法は、図７（ａ）〜（ｄ）に示す工程図に基づいている。図７（ａ）に示すガラス母材２２はホウ珪酸系光学ガラスであるＢＫ−７からなり、その形状は当光面となる表面２２ａ、２２ｂ、２２ｃを有する。またガラス母材２２の断面は、表面２２ａを斜辺とする直角二等辺三角形であり、表面２２ｂ、２２ｃの辺長はそれぞれ１０ｍｍから７０ｍｍ程度である。
ガラス母材２２を延伸成形する装置は図７（ｂ）に示すように、ガラス母材２２を把持する把持部を有する送り込み手段（図示せず）と、ガラス母材２２を所定の温度に加熱する加熱炉２３と、ローラー２４ａ、２４ｂの対を有してガラス母材２２の下方を延伸成形する引張手段と、延伸されたガラスを切断する切断手段２５とからなり、母材２２とほぼ相似形の所望範囲の寸法を有し、図７（ｃ）に示すような長尺体２６に成型する装置である。得られた長尺体２６は精密切断装置により所定の長さに切断し、図７（ｄ）に示すようなプリズム２７が得られる。
【０００５】
また特許文献２には、２つの直角三角柱形状プリズムの傾斜面同士を接合し、一体化したビームスプリッタの製造方法が開示されている。
図８及び図９は、特許文献２に開示されているビームスプリッタの工程を示す概略図である。
図８（ａ）に示すガラス平板３０は、板ガラス３１の一方面（上面）に偏光分離膜３２を形成すると共に、他方面（下面）にマッチング膜３３を形成した構成を備えている。このように構成したガラス平板３０を複数枚使用して積層体を形成する。図８（ｂ）は治具３４を用いて４５度の傾斜角度でガラス平板３０を積層する状態を示している。治具３４は水平な板状のベース３４ａと、このベース３４ａから４５度傾斜させて固定した傾斜側壁３４ｂとからなる。偏光分離膜３２を上面に、マッチング膜３３を下面に夫々形成したガラス平板３０をベース３４ａに順次積層する。この際、ガラス平板３０の一端を傾斜側壁３４ｂに沿って整列させることにより、各ガラス平板３０が面方向に等距離ずれた階段状の積層体３５が形成される。つまり、正面形状が略平行四辺形の積層体３５となる。ここで、ガラス平板３０同士の接着は、ＵＶ硬化型の光学接着剤で行う。
次に、接着剤により一体化された積層体３５を治具３４から取り外し、図８（ｃ）に示すように破線３５ａで示す４５度の傾斜角度に沿って、ワイヤーソー等を用い所定ピッチにて切断すると、図９（ａ）に示すような積層分割体３６が得られる。
【０００６】
次に、図９（ｂ）に示すように積層分割体３６の上下面（切断面）３６ａ、３６ｂを鏡面研磨すると共に、各面に反射膜をコーティングする。積層分割体３６の両端部の鋭角状に突出している部分を先に切断するか、図９（ｃ）に示すように積層分割体３６を整合状態で積層して、積層体３７を形成し、仮止めした上で切断してもよい。積層体３７を切断面３６ａと直交する切断面３７ａに沿って、ワイヤーソー等を用い所定ピッチにて切断すると、図９（ｄ）に示すビームスプリッタの連結体３８となる。そして、切断面を鏡面研磨し、図９（ｄ）に示す破線３８ａに沿って所定ピッチにてビームスプリッタ連結体を切断すると、図９（ｅ）に示すようなビームスプリッタ３９が得られることになる。
【特許文献１】特開２００３−３２９８１７公報
【特許文献２】特開２０００−１４３２６４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されたプリズムの製造方法を用いてプリズムを製造すると、直角三角プリズムの３つの稜は略Ｒ形状となり強固となるものの、所望の精度の直角三角プリズム、例えば直角の角度精度、各辺の寸法精度が得られないという問題があった。また、特許文献２には直角三角柱形状プリズムの傾斜面同士を接合したビームスプリッタの製造方法が開示されているものの、直角三角柱形プリズムの製造方法は開示されていないという問題があった。
本発明は上記問題点に鑑み寸法精度に優れた直角三角プリズムの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の直角三角プリズムの製造方法は、複数枚の矩形の平板状光学部材を仮止め材を介して積層すると共に、各平板状光学部材の端縁を結ぶ平面と平板状光学部材の板面とのなす角度が４５°の傾斜角となるよう平板状光学部材の面方向位置を順次ずらして階段状に積層する第１積層体形成工程と、第１積層体形成工程において一体化された第１積層体を、４５°の傾斜角に沿った所定ピッチの複数の平行な切断面にて複数の積層分割体に切断する第１の切断工程と、第１の切断工程により形成された各積層分割体の切断面を鏡面研磨する第１の鏡面研磨工程と、第１の鏡面研磨工程により鏡面研磨された複数の積層分割体の鏡面同士が対向するように整合状態で積層して、各積層分割体間を仮止め剤にて仮止めして第２積層体を形成する第２積層体形成工程と、第２積層体を第１の切断工程における切断面と直交する切断面にて切断して第３積層体を形成する第３積層体形成工程と、第３積層体形成工程により得られた第３積層体の切断面とその両端面とを鏡面研磨する第２の鏡面研磨工程と、第３積層体の仮止めを解除して複数の直角三角柱に分断する分断工程と、分断工程で得られた直角三角柱を長さ方向に直交して所定ピッチの複数の平行な切断面にて直角三角プリズムの個片に切断する第２の切断工程と、を含むことを特徴とする。
このような本発明によれば、寸法精度に優れた直角三角プリズムを製造することが可能となる。例えば、直角三角プリズムに要求される直角の角度精度は積層体の面に対して垂直に切断し、鏡面研磨工程を経るので要求精度を十分に満たすことができる。また、直角三角プリズムの三面の寸法精度は、ラッピング仕上げ、ポリッシュ仕上げを含む鏡面研磨仕上げ工程を経るので、要求仕様を十分に満たす精度で構成することが可能になる。
【０００９】
また本発明の直角三角プリズムの製造方法は、分断工程で得られた直角三角柱の直角を挟む２つの側面にそれぞれ所定の多層膜を形成する多層膜形成工程をさらに備え、第２の切断工程において、多層膜形成工程より得られた直角三角柱を長さ方向に直交して所定ピッチの複数の平行な切断面にて切断することを特徴とする。
このような本発明によれば、寸法精度に優れた光学多層膜を有する直角三角プリズムを製造することが可能となる。例えば光学多層膜を有する直角三角プリズムに要求される直角の角度精度は積層体の面に対して垂直に切断し、鏡面研磨工程を経るので要求精度を十分に満たすことができる。また、直角三角プリズムの三面の寸法精度は、ラッピング仕上げ、ポリッシュ仕上げを含む鏡面研磨仕上げ工程を経るので、要求仕様を十分に満たす精度で構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る直角三角形プリズムの製造方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２は本実施形態の直角三角形プリズムの製造方法を説明するための工程図である。
この場合、図１（ａ）に示す矩形の平板状光学部材であるガラス平板１は、上下平面１ａ、１ｂが鏡面研磨仕上げされている。
この場合は、先ず、第１積層体形成工程として、上記したようなガラス平板１を複数枚使用して積層体を形成する。図１（ｂ）は治具２を用いて４５度の傾斜角度でガラス平板１を積層する状態を示している。治具２は水平な板状のベース２ａと、このベース２ａから４５度傾斜させて固定した傾斜側壁２ｂとからなる。ガラス平板１をベース２ａ上に順次積層し、ガラス平板１の一端を傾斜側壁２ｂに沿って整列させることにより、各ガラス平板１が面方向に等距離ずれた階段状の第１積層体３が形成される。つまり、各ガラス平板１の端縁を結ぶ平面と各ガラス平板１の板面とのなす角度が４５度の傾斜角となり、正面形状が略平行四辺形の積層体となる。このとき、ガラス平板１同士の接着は仮止め剤により行う。尚、前記第１の仮止め剤は、例えば、シフトワックスや水溶性の接着剤等を使用する。
【００１１】
次に、第１の切断工程として、仮止め剤により一体化された第１積層体３を治具２から取り外し、図１（ｂ）の破線３ａで示す４５度の傾斜角度に沿ってワイヤーソー等を用い所定ピッチの複数の平行な断面にて切断すると、図１（ｃ）に示すような複数の積層分割体４が得られる。
次に、第１の鏡面研磨工程として、得られた積層分割体４の切断面３ａを鏡面研磨する。次に、第２の積層体形成工程として、図１（ｄ）に示すように積層分割体４の鏡面同士が対向するように整合状態で積層して第２積層体５を形成する。
なお、積層分割体４の両端部の鋭角状に突出している部分は、鏡面加工を行う前に切断するか、或いは第２積層体形成工程において仮止め剤にて仮止めした上で切断してもよい。
【００１２】
次に、第３積層体形成工程として、第２積層体５を切断面３ａと直交する切断面５ａに沿ってワイヤーソー等を用いて切断（分断）して図２（ａ）に示す第３積層体６を形成する。
次に、第２の鏡面研磨工程として、図２（ａ）に示す第３積層体６の両主面６ａ、６ｂを鏡面研磨する。この後、分断工程として、図２（ａ）に示した第３積層体６の仮止め材を溶解除去し、同図（ｂ）に示すような複数の直角三角柱７を得る。得られた直角三角柱７の直角を挟む２つの面７ａ、７ｂは前工程にて鏡面研磨処理が施されている。また、直角三角柱７の斜面７ｃはガラス平板１の主面１ａ、１ｂであるので、鏡面研磨された面を有する。
次に、第２の切断工程として、図２（ｃ）に示すように直角三角柱７をその長さ方向８に直交し、所定ピッチの複数の平行な断面（破線９）にて直角三角柱７を切断すると、図２（ｄ）に示す直角三角プリズム１０を得ることができる。
【００１３】
このように直角三角プリズムを製造すれば、従来の特許文献１に開示されている製造方法に比べて寸法精度に優れた直角三角プリズムを製造することが可能になる。例えば、直角三角プリズムに要求される直角の角度精度は積層体の面に対して垂直に切断し、鏡面研磨工程を経るので要求精度を十分に満たすことができる。また、直角三角プリズムの三面の寸法精度は、ラッピング仕上げ、ポリッシュ仕上げを含む鏡面研磨仕上げ工程を経るので、要求仕様を十分に満たす精度で構成することが可能になる。
【００１４】
次に、図３及び図４を用いて直角三角プリズムの他の製造方法として光学多層膜を付した直角三角プリズムの製造方法について説明する。なお、この場合は、上記直角三角プリズムの製造方法で説明した図１（ａ）〜（ｄ）及び図２（ａ）〜（ｂ）までの工程は同じであるので説明は省略する。
図３に示すように直角を挟む２つの側面に夫々多層光学膜１１ａ、１１ｂを形成した直角三角プリズム１１を作製する場合には、上記した図２（ｂ）までの工程により、図４（ａ）に示すような直角三角柱１２を得る。
そして、直角三角柱１２の直角を挟む面１２ａ、１２ｂに蒸着等の手段を用いて、図４（ｂ）に示すような光学多層膜１３ａ、１３ｂを形成し、多層膜を付した直角三角柱１２を得る。次に、図４（ｃ）に示すように、多層膜を付した直角三角柱１２を長さ方向に直交して所定ピッチの複数の平行な断面１４にて切断することで図３に示すような個片の直角三角プリズム１１を得ることができる。
このようにして光学多層膜を有する直角三角プリズムを製造すれば、寸法精度に優れた多層光学膜を有する直角三角プリズムを製造することが可能となる。
【００１５】
図５（ａ）は、上記のように作製した光学多層膜を有する直角三角プリズムの一例である。この図５に示す直角三角プリズム１５は光路変更プリズムであり、直角を挟む側面に反射防止膜１５ａ、１５ｂがそれぞれ形成されている。この光路変更プリズム１５に図中上方から光１６が入射すると、斜面１５ｃにより全反射されて、光路を９０°変換された光１７となり、光路変更プリズム１５の側面から出射する。このように、図５に示す光路変更プリズム１５は光の光路を９０°変換する機能を有する。
図５（ｂ）は、上記のように作製した光学多層膜を有する直角三角プリズムを用いて構成した光ピックアップ装置である。
図５（ｂ）に示す光ピックアップ装置は、レーザーダイオード２０ａ、２０ｂと、偏光ビームスプリッタ２１ａ、２１ｂと、本発明の光学多層膜付直角三角プリズム２２と、波長板２３と、集光レンズ２４と、光検出器２６ａ、２６ｂとを備えている。レーザーダイオード２０ａとして例えば、波長７８０ｎｍ帯のＣＤあるいは波長６５０ｎｍ帯のＤＶＤ用のレーザーダイオードを、レーザーダイオード２０ｂに波長４０５ｎｍ帯の青色波長帯のレーザーダイオードを用いた光ピックアップ装置とすることができる。直角三角プリズム２２の直角を挟む側面２２ａ、２２ｂの表面上には、波長７８０ｎｍ帯あるいは６５０ｎｍ帯のレーザー光を反射する光学特性を有する光学多層膜、波長４０５ｎｍ帯のレーザー光を反射する光学特性を有する光学多層膜がそれぞれ形成されている。このように、光ピックアップ装置に光学多層膜付直角三角プリズムを用いると、レーザーダイオードから出射する光路を９０°変換してディスク２５に入射させることができるので、光ピックアップ装置を小型化することができる。
なお、直角三角プリズムに形成する光学多層膜は前述の光学多層膜に限らず、例えば直角三角プリズムの斜面に偏光分離膜や所望の波長帯の光を反射する反射膜を形成することもできる。
また、本発明に係る直角三角形プリズムの製造方法の実施例では、ガラスを用いて説明したが、本発明はこれに限らず水晶等の光学部材にも広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る直角三角プリズムの製造工程を示した図。
【図２】本実施形態に係る直角三角プリズムの製造工程を示した図。
【図３】多層光学膜を有する直角三角プリズムを示した図である。
【図４】図３に示した直角三角プリズムの製造工程を示した図。
【図５】直角三角プリズムの一例を示した図。
【図６】従来の直角二等辺三角プリズムの構成を示した図。
【図７】図６に示すプリズムの製造方法を説明する工程図。
【図８】従来のビームスプリッタの製造方法の工程を示す図。
【図９】従来のビームスプリッタの製造方法の工程を示す図。
【符号の説明】
【００１７】
１…ガラス平板、２…治具、３…第１積層体、３ａ、５ａ、９、１４…切断面、４…積層分割体、５…第２積層体、６…第３積層体、７…直角三角柱、１０、１１…直角三角プリズム、１１ａ、１１ｂ、１３ａ、１３ｂ…多層膜、１５…光路変更プリズム
【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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