(57)【要約】【課題】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。【解決手段】断面形状が略平行四辺形の透光性の第１基板８ｂの一面と、透光性の第２基板８ａに設けられる傾斜面とを第１光学薄膜８ｄ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８ｂの一面に第１光学薄膜８ｄを成膜する工程と、一面に略平行な面に第１光学薄膜８ｄと光学的性質の異なる第２光学薄膜８ｅを成膜する工程とを備え、第１光学薄膜８ｄにより第１基板８ｂに生ずる応力と、第２光学薄膜８ｅにより第１基板８ｂに生ずる応力とを等しくなるように膜厚、基板温度、成膜レート等を選択して第１、第２光学薄膜８ｄ、８ｅを形成した。【選択図】      図２
2004280013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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光学薄膜を介して接着剤で貼り合わせ、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光学薄膜及び前記接着剤により第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。
【請求項３】
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。
【請求項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光学薄膜を介して接着剤で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光学薄膜及び前記接着剤により第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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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。
【００１９】
また本発明は、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光学薄膜を介して接着剤で貼り合わせ、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光学薄膜及び前記接着剤により第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。
【００２０】
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り、第２光学薄膜が成膜されると第２光学薄膜による応力が打ち勝って第２光学薄膜の成膜面が凹面になる。そして、第１光学薄膜に接着剤が塗布されると接着剤による応力によって応力が打ち消され、第１、第２光学薄膜の成膜面が平面になる。
【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。
【００２２】
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光学薄膜を介して接着剤で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光学薄膜及び前記接着剤により第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】
2004280013.tif 000003
【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】
2004280013.tif 000004
【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
【図１】
2004280013.tif 000005
【図２】
2004280013.tif 000006
【図３】
2004280013.tif 000007
【図４】
2004280013.tif 000008
【図５】
2004280013.tif 000009
【図６】
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