(57)【要約】  【課題】  青紫色レーザビームに対して実用上問題のない耐光性を有する、低コストで製造容易な接合型光学素子、光ピックアップ用接合プリズム、それを搭載した光ピックアップ装置を提供する。  【解決手段】  偏光ビームスプリッタＢＳは、いずれか一方に光分岐機能を有する第１，第２プリズム素子Ｐ１，Ｐ２と、その間の接合を行う樹脂層Ｖと、を有する接合プリズムから成る。樹脂層Ｖは紫外線硬化型接着剤から成り、３９５〜４１５ｎｍの波長域において厚み３０μｍあたり４％以下の光吸収率を有する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの透光性材料を紫外線硬化型接着剤で接合して成る接合型光学素子であって、硬化後の前記紫外線硬化型接着剤が、３９５〜４１５ｎｍの波長域において厚み３０μｍあたり４％以下の光吸収率を有することを特徴とする接合型光学素子。
【請求項２】
いずれか一方に光分岐機能を有する第１プリズム素子及び第２プリズム素子、並びに前記第１，第２プリズム素子間の接合を行う樹脂層を有する接合プリズムであって、前記樹脂層が紫外線硬化型接着剤から成り、３９５〜４１５ｎｍの波長域において厚み３０μｍあたり４％以下の光吸収率を有することを特徴とする青紫色レーザビーム対応の光ピックアップ用接合プリズム。
【請求項３】
波長３９５〜４１５ｎｍのレーザビームを出射する半導体レーザ光源を備えた光ピックアップ装置であって、レーザビームの偏光分離を行う偏光ビームスプリッタとして、請求項２記載の接合プリズムを有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は接合型光学素子と光ピックアップ装置に関するものであり、例えば、青紫色レーザビームで高密度光情報記録媒体に光情報の記録や再生を行う光ピックアップ装置と、それに用いられる接合プリズム等の接合型光学素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２つの透光性材料が接着剤で接合された構造を有する接合型光学素子として、偏光分離プリズム，ダイクロイックプリズム，接合レンズ等が知られている。その接合に用いられる接着剤としては、紫外線硬化型接着剤が一般的である。紫外線硬化型接着剤にはコスト上のメリットがあり、また、透光性材料の外から貼り合わせ面に紫外線を照射するだけで速やかに接着強度が得られるという、製造上のメリットもある。しかし、光路中に配置されるため劣化が生じやすく、それを解決するための様々な提案がなされている(例えば、特許文献１参照。)。
【特許文献１】特開２００２−１８９１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、従来より提案されている接合構成は、使用波長の影響が考慮されていない。そのため、特殊な波長域での使用には問題がある。例えば、光ピックアップ装置には光信号を分岐するための偏光分離膜を有する接合プリズムが一般的に使われているが、近年注目されている青紫色レーザビームを使ったシステムの場合、使用波長域が４００ｎｍ付近であり、しかもデータ書き換えのために高出力の青紫色レーザビームが使用される。したがって、接合プリズムに用いられている接着剤には、このような使用環境に耐えることが要求される。また紫外線硬化型接着剤は、紫外光を吸収して重合を開始するので、当然のことながら紫外域には吸収特性を有している。そのため、青紫色レーザビームのように波長が短く出力が高い光に対しては剥離等の劣化が懸念される。つまり、紫外線硬化型接着剤で接合された構造を有する接合プリズムに青紫色レーザビームを用いる場合には、赤色・赤外レーザビームを用いる場合と比べて耐光性の低下が問題になるのである。
【０００４】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、青紫色レーザビームに対して実用上問題のない耐光性を有する、低コストで製造容易な接合型光学素子、光ピックアップ用接合プリズム、それを搭載した光ピックアップ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、第１の発明の接合型光学素子は、２つの透光性材料を紫外線硬化型接着剤で接合して成る接合型光学素子であって、硬化後の前記紫外線硬化型接着剤が、３９５〜４１５ｎｍの波長域において厚み３０μｍあたり４％以下の光吸収率を有することを特徴とする。
【０００６】
第２の発明の青紫色レーザビーム対応の光ピックアップ用接合プリズムは、いずれか一方に光分岐機能を有する第１プリズム素子及び第２プリズム素子、並びに前記第１，第２プリズム素子間の接合を行う樹脂層を有する接合プリズムであって、前記樹脂層が紫外線硬化型接着剤から成り、３９５〜４１５ｎｍの波長域において厚み３０μｍあたり４％以下の光吸収率を有することを特徴とする。
【０００７】
第３の発明の光ピックアップ装置は、波長３９５〜４１５ｎｍのレーザビームを出射する半導体レーザ光源を備えた光ピックアップ装置であって、レーザビームの偏光分離を行う偏光ビームスプリッタとして、第２の発明に係る接合プリズムを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
第１の発明によれば、硬化後の紫外線硬化型接着剤が、３９５〜４１５ｎｍの波長域において厚み３０μｍあたり４％以下の光吸収率を有する構成になっているため、低コストで製造容易な接合型光学素子でありながら、青紫色レーザビームに対して実用上問題のない耐光性が得られる。第２の発明によれば、樹脂層が紫外線硬化型接着剤から成り、３９５〜４１５ｎｍの波長域において厚み３０μｍあたり４％以下の光吸収率を有する構成になっているため、低コストで製造容易な接合プリズムでありながら、青紫色レーザビームに対して実用上問題のない耐光性が得られる。また第３の発明は、レーザビームの偏光分離を行う偏光ビームスプリッタとして、第２の発明に係る接合プリズムを有する構成になっているため、耐久性の高い青紫色レーザ対応の光ピックアップ装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施した接合型光学素子等を、図面を参照しつつ説明する。本発明に係る接合型光学素子は、２つの透光性材料を紫外線硬化型接着剤で接合して成るものである。紫外線硬化型接着剤を用いれば、接着時間が短縮されるため接合型光学素子の製造を迅速かつ容易に行うことが可能となり、コスト面のメリットにより接合型光学素子の低コスト化も可能となる。ただし、前述したように紫外線硬化型接着剤は紫外域に吸収特性を有するため、青紫色レーザビームのように波長が短く出力が高い光の照射を長期間にわたって受けると、黄変，剥離等の劣化を招いてしまう。以下に説明する接合型光学素子は、紫外域(例えば３４０〜３８０ｎｍ)に吸収特性を持つ紫外線硬化型接着剤から成る樹脂であっても、青紫色の波長域(３９５〜４１５ｎｍ)での光吸収率が一定値以下であれば実用上問題ない、という知見に基づいてなされたものである。
【００１０】
まず、紫外線硬化型接着剤から成る樹脂の光吸収率を説明する。図１に示すように、透光性材料から成る２枚のプリズムＭ１，Ｍ２(いずれもコートなし)を、変性メタクリレート樹脂から成る紫外線硬化型接着剤で貼り合わせて、実使用に近い状態の接合プリズムＰＲを２種類作製した。一方の接合プリズムＰＲには紫外線硬化型接着剤Ａを使用し、他方の接合プリズムＰＲには紫外線硬化型接着剤Ｂを使用した。また、プリズムＭ１，Ｍ２間にスペーサを入れることにより、各接着剤Ａ，Ｂから成る樹脂層Ｖの厚みが３０μｍになるように調整した。そして、各接合プリズムＰＲに対する紫外線照射(波長３６５ｎｍ)を行って、紫外線硬化型接着剤Ａ，Ｂを硬化させた。次に、接着剤Ａ，Ｂが硬化した各接合プリズムＰＲに対し、図１に示すように青紫色レーザビームを入射させた。このとき、青色レーザ光源ＢＤ(波長４０５ｎｍ，出力３０ｍＷ)からの青紫色レーザビームを集光レンズＬＮで集光させて、樹脂層Ｖで３０μｍ程度のスポット径が得られるようにした。
【００１１】
図２のグラフに、硬化直後の接着剤Ａ，Ｂから成る樹脂層Ｖの分光特性を光吸収率で示す。図２において、実線は紫外線硬化型接着剤Ａから成る樹脂層Ｖのみの光吸収率(％)を示しており、破線は紫外線硬化型接着剤Ｂから成る樹脂層Ｖのみの光吸収率(％)を示している(いずれもプリズムＭ１，Ｍ２での表面反射分は差し引いてある)。図２のグラフから分かるように、４０５ｎｍにおける光吸収率(％)は、接着剤Ａから成る樹脂層Ｖで２％、接着剤Ｂから成る樹脂層Ｖで５．５％となっている。また、接着剤Ａから成る樹脂層Ｖでは波長３５５ｎｍでも光吸収率が９％未満に抑えられているのに対し、接着剤Ｂから成る樹脂層Ｖでは波長４０５ｎｍ以下になると光吸収率が５．５％から急激に増大している。
【００１２】
表１に、青紫色レーザビームを入射させてから５０００時間後の樹脂層Ｖの目視観察結果(○：良好，×：不良)を示す。紫外線硬化型接着剤Ａから成る樹脂層Ｖには変化がなく、紫外線硬化型接着剤Ｂから成る樹脂層Ｖには劣化(淡い黄変)が見られた。このことから、紫外線硬化型接着剤Ａから成る樹脂層Ｖは実使用上問題ない耐光性を有し、紫外線硬化型接着剤Ｂから成る樹脂層Ｖは長期間の使用により問題が生じることが分かる。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
図２と表１の結果から分かるように、紫外線硬化型接着剤から成る樹脂層は、その光吸収率に応じて劣化の進行度合いが異なる。光ピックアップ装置等において実際に使用される接合プリズムでは、接着層の厚みが数μｍ以下であるため、レーザビームの透過率に支障はない。しかし、経時変化による黄変が起こると急速に透過率がダウンするため問題となる。特に書き換え可能な青紫色レーザビームを使った光記録装置では、レーザ出力が大きいため、このような劣化は許されない。また、劣化が更に進行すると接合面に剥離等が生じることになるので、これを未然に防止する必要がある。
【００１５】
上述した光吸収率と劣化との関係は「青紫色の波長域で使用する接合型光学素子において、使用する紫外線硬化型接着剤の硬化後の光吸収率が青紫色の波長域で小さければ、実際の使用において問題ない耐光性が得られる」ことを意味する。この観点から、実用上問題のない耐光性を得るには、硬化後の紫外線硬化型接着剤(つまり樹脂層)が、３９５〜４１５ｎｍの波長域において厚み３０μｍあたり４％以下の光吸収率を有することが好ましい。特に、青紫色レーザ対応の光ピックアップ装置に用いられる接合型光学素子(例えば、偏光ビームスプリッタ，コリメータレンズ，対物レンズ等)においては、紫外線硬化型接着剤の硬化後の光吸収率が、３９５〜４１５ｎｍの波長域において厚み３０μｍあたり４％以下であることが好ましい。
【００１６】
図３に、上記接合型光学素子の一例として、青紫色レーザビームの偏光分離を行う偏光ビームスプリッタＢＳのプリズム構成を光学断面で示す。偏光ビームスプリッタＢＳは、断面が三角形の第１プリズム素子Ｐ１と、断面が平行四辺形の第２プリズム素子Ｐ２と、断面が台形の第３プリズム素子Ｐ３と、を接合して成る接合プリズムであり、全体として長方形の断面を有している。２つの接合面には、それぞれ偏光分離膜ＰＣと反射膜ＲＣが設けられている。偏光分離膜ＰＣと反射膜ＲＣは互いに平行になっており、偏光ビームスプリッタＢＳの表面Ｓ１，Ｓ２に対して４５゜の角度を成している。なお、偏光分離膜ＰＣの代わりにレーザビームを所定の割合で光量分割するハーフミラー膜を用いれば、光路分割用のビームスプリッタを構成することができる。
【００１７】
各プリズム素子Ｐ１〜Ｐ３間の接合は、紫外線硬化型接着剤を用いて行われる。例えば、偏光分離膜ＰＣが設けられた第２プリズム素子Ｐ２と第１プリズム素子Ｐ１とが紫外線硬化型接着剤で接合され、反射膜ＲＣが設けられた第２プリズム素子Ｐ２と第３プリズム素子Ｐ３とが紫外線硬化型接着剤で接合される。各プリズムＰ１〜Ｐ３間には、紫外線硬化型接着剤から成る樹脂層Ｖが形成される。その樹脂層Ｖは、前述したように３９５〜４１５ｎｍの波長域において厚み３０μｍあたり４％以下の光吸収率を有するものである。
【００１８】
図４に、上記偏光ビームスプリッタＢＳを搭載した光ピックアップ装置ＰＵの光学構成を模式的に示す。この光ピックアップ装置ＰＵは、青紫色レーザ対応の高密度メディア(図中の光ディスクＤＫに相当する。)に対して光情報の記録／再生を行うことが可能になっており、レーザビームの偏光分離を行う偏光ビームスプリッタＢＳのほかに、波長３９５〜４１５ｎｍのレーザビームを出射する青色レーザ光源ＢＤと、１／４波長板ＱＷと、対物レンズＯＬと、フォトダイオードから成る受光素子ＰＤと、を主として備えている。
【００１９】
青色レーザ光源ＢＤから出射したレーザビームは、表面Ｓ２側から偏光ビームスプリッタＢＳに入射し、偏光分離膜ＰＣに対しＰ偏光としてその大部分が透過する。このときの偏光分離膜ＰＣに対するレーザビームの主光線入射角は４５゜である。偏光分離膜ＰＣを透過したレーザビームは、表面Ｓ１から偏光ビームスプリッタＢＳを出射し、１／４波長板ＱＷにより円偏光に変換された後、対物レンズＯＬにより光ディスクＤＫの情報記録面上で集光し反射される。
【００２０】
光ディスクＤＫで反射されたレーザビームは、対物レンズＯＬを透過し、１／４波長板ＱＷにより直線偏光に変換された後、表面Ｓ１側から偏光ビームスプリッタＢＳに入射する。レーザビームは偏光分離膜ＰＣに対しＳ偏光として入射するため、その大部分が偏光分離膜ＰＣで反射される。偏光分離膜ＰＣで反射されたレーザビームは、反射膜ＲＣで反射された後、表面Ｓ２から偏光ビームスプリッタＢＳを出射する。
【００２１】
偏光ビームスプリッタＢＳを出射したレーザビームは、受光素子ＰＤ上で集光する。受光素子ＰＤは、青色レーザ光源ＢＤと共に基板ＰＴ上に並べて設けられており、表面Ｓ２に対して平行、かつ、反射膜ＲＣに対向するように配置されている。受光素子ＰＤは、多分割されたＰＩＮフォトダイオードで構成されており、入射光束の強度に比例した電流出力又はＩＶ変換された電圧を各素子から出力する。その出力が検出回路系(不図示)に送られて、情報信号，フォーカスエラー信号，トラックエラー信号が生成される。そのフォーカスエラー信号，トラックエラー信号に基づいて、磁気回路，コイル等から成る２次元アクチュエータ(不図示)により、それと一体的に設けられている対物レンズＯＬの位置が制御され、常に情報トラック上に光スポットが合わされる。
【００２２】
なお、上述した光ピックアップ装置の実施の形態には偏光ビームスプリッタＢＳとして接合型光学素子が用いられているが、対物レンズＯＬ，コリメータレンズ(不図示)等として接合型光学素子を用いる場合でも、使用する紫外線硬化型接着剤から成る樹脂層が、３９５〜４１５ｎｍの波長域において厚み３０μｍあたり４％以下の光吸収率を有することが好ましい。それにより、青紫色レーザビームに対して実用上問題のない耐光性を得ることが可能となり、耐久性の高い青紫色レーザ対応の光ピックアップ装置を実現することができる。この技術は光ピックアップ装置に限らず、青紫色の波長域を利用するレーザ走査装置，各種計測装置等への応用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】接合型光学素子に用いられている紫外線硬化型接着剤の劣化を説明するための図。
【図２】硬化直後の紫外線硬化型接着剤から成る樹脂層の分光特性を光吸収率で示すグラフ。
【図３】接合プリズムの実施の形態を模式的に示す断面図。
【図４】光ピックアップ装置の実施の形態を模式的に示す光学構成図。
【符号の説明】
【００２４】
ＢＤ    青色レーザ光源(半導体レーザ光源)
ＬＮ    集光レンズ
Ｍ１，Ｍ２    プリズム(透光性材料)
Ｖ    紫外線硬化型接着剤から成る樹脂層
ＰＲ    接合プリズム(接合型光学素子)
Ｐ１〜Ｐ３    第１〜第３プリズム素子(透光性材料)
ＰＣ    偏光分離膜
ＢＳ    偏光ビームスプリッタ
ＤＫ    光ディスク(光情報記録媒体)
ＰＤ    受光素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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