(57)【要約】【課題】接合される基板間に配された光学薄膜の劣化を防止し、基板表面に形成される光学薄膜の密度及び膜強度を安価に向上できるプリズム及びその製造方法を提供する。【解決手段】透光性の基板８ａ、８ｂ、８ｃをＰＢＳ膜８ｄ及びＢＳ膜８ｅを介して接着剤により接着して形成されるプリズム８において、接着後のプリズムの光入射面に、真空蒸着を行うと同時にイオン源から放電により得られるアルゴンやキセノン等の希ガス原子の高エネルギーのイオンビームを蒸着粒子に衝突させるＩＡＤにより形成した反射防止膜８ｈを設けた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の媒質を介して透光性の第１、第２基板を接着して成るプリズムにおいて、接着後のプリズム表面にＩＡＤにより形成した光学薄膜を設けたことを特徴とするプリズム。
【請求項２】
前記光学薄膜が反射防止膜から成ることを特徴とする請求項１に記載のプリズム。
【請求項３】
所定の媒質を介して透光性の第１、第２基板を接着して成るプリズムの製造方法において、接着後のプリズム表面に光学薄膜をＩＡＤにより形成したことを特徴とするプリズムの製造方法。
【請求項４】
前記光学薄膜が反射防止膜から成ることを特徴とする請求項３に記載のプリズムの製造方法。
【請求項５】
前記光学薄膜は第１層がＡｌ２Ｏ３、第２層がＴｉＯ２、第３層がＳｉＯ２から成り、基準波長をλ０、第ｉ層の屈折率をｎｉ、第ｉ層の物理膜厚をｄｉとした時に、
０．８≦４ｎ１ｄ１／λ０≦１．０
１．０≦４ｎ２ｄ２／λ０≦１．６
０．８≦４ｎ３ｄ３／λ０≦１．０
の関係を満たすことを特徴とする請求項４に記載のプリズムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学システムに用いられるプリズム及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
透光性の複数の基板をＰＢＳ膜等の媒質を介して接着して形成されるプリズムは光の入射面に反射防止膜等の光学薄膜が形成される。図６はこのプリズムの製造方法を示す工程図である。断面形状が三角形、台形または平行四辺形等の所定の形状に形成される基板Ａ、Ｂは外形研磨工程においてラッピングやポリッシングにより外形が研磨される。
【０００３】
反射防止膜成膜工程では基板Ａ、Ｂの光が入射する面にイオンプレーティング等により反射防止膜が形成される。一方の基板ＢにはＰＢＳ膜成膜工程で基板Ａとの接合面にＰＢＳ膜が形成される。接着工程では基板Ａ、Ｂが紫外線硬化型樹脂等により接着される。これにより、光の入射面に反射防止膜を形成したプリズムが得られる。
【０００４】
近年、光学部品は小型化されてきており、特に、波長が４２０ｎｍ以下の青色光を使用する光システムに用いられる光学部品は非常に小型化することが要求されている。これにより、プリズムも小型化されるため基板の取扱いが困難になり、各基板の接着前に反射防止膜等の光学薄膜を形成するのが困難になっている。
【０００５】
このため、複数の基板を接着剤で接着後に反射防止膜等の光学薄膜が形成される。この時、接着剤の劣化を防止するために低温で反射防止膜等の光学薄膜を形成すると、光学薄膜の密度が低くなるとともに膜強度が弱くなる問題があった。
【０００６】
上記問題を解決するために、特許文献１には融着ガラスによって複数の基板を接着する構成が開示されている。これにより、接着後の基板の表面に高温で反射防止膜等の光学薄膜を形成することができ、高い密度及び膜強度を得ることができるようになっている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−１１０９６１号公報（第２頁−第３頁、第２図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に開示されるプリズムは、高価な融着ガラスを使用するとともに融着装置を必要とするためプリズムのコストが増大する問題があった。また、融着ガラスの形成時に基板が高温になるためＰＢＳ膜が劣化する問題もあった。
【０００９】
本発明は、接合される基板間に配された光学薄膜の劣化を防止し、基板表面に形成される光学薄膜の密度及び膜強度を安価に向上できるプリズム及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【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、所定の媒質を介して透光性の第１、第２基板を接着して成るプリズムにおいて、接着後のプリズム表面にＩＡＤにより形成した光学薄膜を設けたことを特徴としている。この構成によると、第１、第２基板がＰＢＳ膜等の媒質を介して紫外線硬化型樹脂等の接着剤により接着される。その後、第１、第２基板の表面には反射防止膜等の光学薄膜がＩＡＤにより形成される。
【００１１】
また本発明は、上記構成のプリズムにおいて、前記光学薄膜が反射防止膜から成ることを特徴としている。
【００１２】
また本発明は、所定の媒質を介して透光性の第１、第２基板を接着して成るプリズムの製造方法において、接着後のプリズム表面に光学薄膜をＩＡＤにより形成したことを特徴としている。
【００１３】
また本発明は、上記構成のプリズムの製造方法において、前記光学薄膜が反射防止膜から成ることを特徴としている。
【００１４】
また本発明は、上記構成のプリズムの製造方法において、前記光学薄膜は第１層がＡｌ２Ｏ３、第２層がＴｉＯ２、第３層がＳｉＯ２から成り、基準波長をλ０、第ｉ層の屈折率をｎｉ、第ｉ層の物理膜厚をｄｉとした時に、
０．８≦４ｎ１ｄ１／λ０≦１．０
１．０≦４ｎ２ｄ２／λ０≦１．６
０．８≦４ｎ３ｄ３／λ０≦１．０
の関係を満たすことを特徴としている。
【００１５】
【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。図１は一実施形態のプリズムを用いた光ピックアップを示す構成図である。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。
【００１６】
第１の波長には例えば４０５ｎｍ帯（青色光）が使用され、次世代ＤＶＤやブルーレイディスクから成るディスクＤの読み取り及び書き込みを行うことができる。第２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。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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。また、第１、第２光源２、３の出射光及びディスクＤの反射光が入射する面には反射防止膜８ｈが形成されている。
【００２０】
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。
【００２１】
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。受光素子１２によって例えばフォーカス信号が捉えられ、受光素子１３によって例えばトラッキング信号が捉えられるようになっている。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【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が蒸着等により成膜される。ＢＳ膜成膜工程では、ＰＢＳ膜８ｄの対向面にＢＳ膜８ｅが蒸着等により成膜される。
【００２９】
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が塗布され、基板８ａ、８ｂ、８ｃは互いの傾斜面が接着される。
【００３０】
接着された基板８ａ、８ｂ、８ｃは外形研磨工程で、ディスクＤに平行となる二面と受光素子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。
【００３１】
反射防止膜成膜工程では研磨されたディスクＤに平行な二面に反射防止膜８ｈがＩＡＤ（Ｉｏｎ  Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により成膜される。ＩＡＤは真空蒸着を行うと同時に、イオン源から放電により得られるアルゴンやキセノン等の希ガス原子の高エネルギーのイオンビームを蒸着粒子に衝突させる。このため、低温で反射防止膜８ｈを形成することができる。これにより、プリズム８が得られる。
【００３２】
反射防止膜８ｈは第１層がＡｌ２Ｏ３、第２層がＴｉＯ２、第３層がＳｉＯ２から成っている。また、基準波長をλ０、第ｉ層の屈折率をｎｉ、第ｉ層の物理膜厚をｄｉとした時に、式（１）〜（３）を満たすように形成されている。これにより、波長が４０５ｎｍ帯の光に対する反射率が０．１％以下の反射防止膜８ｈを安定して得ることができる。
【００３３】
０．８≦４ｎ１ｄ１／λ０≦１．０    ・・・（１）
１．０≦４ｎ２ｄ２／λ０≦１．６    ・・・（２）
０．８≦４ｎ３ｄ３／λ０≦１．０    ・・・（３）
【００３４】
本実施形態によると、ＩＡＤにより低温で反射防止膜８ｈを形成するので、基板８ａ、８ｂ、８ｃを接着する接着剤の劣化を防止することができるとともに高密度で膜強度が高い反射防止膜を安価に得ることができる。また、ＰＢＳ膜８ｄやＢＳ膜８ｅの劣化を防止することができる。
【００３５】
プリズム８の形状は本実施形態に示す形状に限られない。例えば、図３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。また、図４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。
【００３６】
本実施形態では使用波長が４０５ｎｍ帯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。また、プリズム８の表面に形成される光学薄膜が反射防止膜８ｈから成っているが、ＰＢＳ膜、ＢＳ膜、全反射膜、ダイクロイック膜等の他の光学薄膜であってもＩＡＤにより形成することで同様の効果を得ることができる。
【００３７】
更に、基板８ａ、８ｂ、８ｃ間に配される光学薄膜がＰＢＳ膜８ｄ、ＢＳ膜８ｅから成っているが、例えば、光学薄膜として反射防止膜、全反射膜、ダイクロイック膜等の他の光学薄膜であってもよい。
【００３８】
尚、上記実施形態には以下の構成を有する発明が含まれる。
【００３９】
（１）  所定の媒質を介して透光性の第１、第２基板を接着して成るプリズムを有する光システムにおいて、接着後のプリズム表面にＩＡＤにより形成した光学薄膜を設けたことを特徴とする光システム。
【００４０】
（２）  所定の媒質を介して透光性の第１、第２基板を接着して成るプリズムを有する光システムにおいて、接着後のプリズム表面にＩＡＤにより形成した反射防止膜を設けたことを特徴とする光システム。
【００４１】
（３）  所定の媒質を介して透光性の第１、第２基板を接着して成るプリズムを有する光システムの製造方法において、接着後のプリズム表面に光学薄膜をＩＡＤにより形成したことを特徴とする光システムの製造方法。
【００４２】
（４）  所定の媒質を介して透光性の第１、第２基板を接着して成るプリズムを有する光システムの製造方法において、接着後のプリズム表面に反射防止膜をＩＡＤにより形成したことを特徴とする光システムの製造方法。
【００４３】
【実施例】
以下に本発明の実施例を説明する。表１は本実施例の光ピックアップ１に用いるプリズム８の反射防止膜８ｈの諸元を示している。使用波長λは４０５ｎｍ、基板は屈折率が１．６４のガラスから成っている。
【００４４】
【表１】
2004309882.tif 000003
【００４５】
図５は上記反射防止膜の分光反射率特性を示す図である。縦軸は反射率（単位：％）を示し、横軸は波長（単位：ｎｍ）を示している。同図によると、波長４０５ｎｍの光に対する反射率が０．１％以下の反射防止膜８ｈが得られる。
【００４６】
また、本実施例の反射防止膜８ｈの膜強度をテープテスト及び純水による洗浄テストにより評価した。比較のためＩＡＤを行わずに成膜した反射防止膜についても同様に評価した。その結果、ＩＡＤを行わずに成膜した反射防止膜は両テストともに膜剥離が認められたが、本実施例の反射防止膜８ｈに膜剥離は発生しなかった。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によると、プリズムの表面にＩＡＤにより低温で反射防止膜等の光学薄膜を形成するので、第１、第２基板を接着する接着剤を劣化させることなく高密度で膜強度の高い反射防止膜を安価に得ることができる。また、第１、第２基板間に配された媒質の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、本発明の実施形態の光ピックアップの構成図である。
【図２】は、本発明の実施形態の光ピックアップに用いられるプリズムの製造工程を示す工程図である。
【図３】は、本発明の実施形態の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４】は、本発明の実施形態の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。
【図５】は、本発明の実施形態のプリズムの分光反射率特性を示す図である。
【図６】は、従来のプリズムの製造工程を示す工程図である。
【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
８ｈ  反射防止膜
１０    λ／４板
１１    集光レンズ
１２、１３    受光素子
Ｄ    ディスク
【図１】
2004309882.tif 000004
【図２】
2004309882.tif 000005
【図３】
2004309882.tif 000006
【図４】
2004309882.tif 000007
【図５】
2004309882.tif 000008
【図６】
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