JP2004341469A - 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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Abstract
【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光学システムの製造方法を提供する。
【解決手段】波長が４２０ｎｍ以下の光ビームを出射する光源２と、透光性の第１、第２基板８ａ、８ｂに設けられる傾斜面を光学薄膜８ｄを介して貼り合わせるとともに光源２の出射光を透過するプリズム８とを備えた光学システム１の製造方法において、プリズム８の厚さをｔ（ｍｍ）、入射光の開口数をＮＡとした時に、使用レーザ光の波長における屈折率の差ΔＮ１が、
ΔＮ１≦｜１／（０．３×１０４×ＮＡ×ｔ）｜
を満たす第１、第２基板８ａ、８ｂを組み合わせて貼り合わせる工程を設けた。
【選択図】 図１
【解決手段】波長が４２０ｎｍ以下の光ビームを出射する光源２と、透光性の第１、第２基板８ａ、８ｂに設けられる傾斜面を光学薄膜８ｄを介して貼り合わせるとともに光源２の出射光を透過するプリズム８とを備えた光学システム１の製造方法において、プリズム８の厚さをｔ（ｍｍ）、入射光の開口数をＮＡとした時に、使用レーザ光の波長における屈折率の差ΔＮ１が、
ΔＮ１≦｜１／（０．３×１０４×ＮＡ×ｔ）｜
を満たす第１、第２基板８ａ、８ｂを組み合わせて貼り合わせる工程を設けた。
【選択図】 図１
Description
【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（４０５ｎｍ帯）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等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は第１、第２光源２、３から出た発散光を平行光に整形する。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により平行光に整形される。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。このため、ディスクＤとしてＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭを用いる光ピックアップでは波面収差が例えば５０ｍλｒｍｓ以下に決められている。
【００１５】
しかしながら、次世代ＤＶＤやブルーレイディスク等の波長が４２０ｎｍ以下（４０５ｎｍ帯）の青色レーザ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、５０ｍλｒｍｓ程度の波面収差でも誤認識の発生率が高くなる。従って、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例えば２５ｍλｒｍｓ以下に要求されている。
【００１６】
このため、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るため、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。
【００１７】
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。
【００１８】
【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、透光性の第１、第２基板を光学膜膜を介して貼り合わせ、この貼り合わせ面を波長が４２０ｎｍ以下であるレーザ光の入射光軸に対して斜めに傾けて使用するプリズムの製造方法において、貼り合わせられる第１、第２基板の入射光軸方向の厚さをｔ（ｍｍ）、入射光の開口数をＮＡとした時に、使用レーザ光の波長における屈折率の差ΔＮ１が、
ΔＮ１≦｜１／（０．３×１０４×ＮＡ×ｔ）｜ ・・・（１）
の関係を満たすような第１、第２基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴としている。
【００１９】
この構成によると、波長が４２０ｎｍ以下のレーザ光に対する第１、第２基板の屈折率が例えば全数測定される。次に、第１基板の屈折率と第２基板の屈折率を比較して屈折率の差ΔＮ１が上記式（１）の関係を満たす第１、第２基板が組み合される。組み合わされた第１、第２基板は接着剤等により接着される。屈折率は全ての第１、第２基板について測定する必要はなく、ロット管理による抜取り測定を行ってもよい。また、第１、第２基板の屈折率の製造ばらつきが小さくなれば屈折率の測定を省いてもよい。
【００２０】
また本発明は、上記構成のプリズムの製造方法において、前記プリズムは第２基板に光学薄膜を介して貼り合わせられる第３基板を備え、使用レーザ光の波長における屈折率の差ΔＮ２が、
ΔＮ２≦｜１／（０．３×１０４×ＮＡ×ｔ）｜ ・・・（２）
の関係を満たすような第２、第３基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴としている。
【００２１】
この構成によると、波長が４２０ｎｍ以下のレーザ光に対する第２、第３基板の屈折率が例えば全数測定される。次に、第２基板の屈折率と第３基板の屈折率を比較して屈折率の差ΔＮ２が上記式（２）の関係を満たす第２、第３基板が組み合される。組み合わされた第２、第３基板は接着剤等により接着される。
【００２２】
また本発明は、透光性の第１、第２基板を光学膜膜を介して貼り合わせ、この貼り合わせ面を波長が４２０ｎｍ以下であるレーザ光の入射光軸に対して斜めに傾けて使用するプリズムの製造方法において、使用レーザ光の波長における屈折率の差が１／３００以下の第１、第２基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴としている。
【００２３】
この構成によると、波長が４２０ｎｍ以下のレーザ光に対する第１、第２基板の屈折率が例えば全数測定される。次に、第１基板の屈折率と第２基板の屈折率を比較して屈折率の差が１／３００以下の第１、第２基板が組み合される。組み合わされた第１、第２基板は接着剤等により接着される。
【００２４】
また本発明は、上記構成のプリズムの製造方法において、前記プリズムは第２基板に光学薄膜を介して貼り合わせられる第３基板を備え、使用レーザ光の波長における屈折率の差が１／３００以下の第２、第３基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴としている。
【００２５】
この構成によると、波長が４２０ｎｍ以下のレーザ光に対する第２、第３基板の屈折率が例えば全数測定される。次に、第２基板の屈折率と第３基板の屈折率を比較して屈折率の差が１／３００以下の第２、第３基板が組み合される。組み合わされた第２、第３基板は接着剤等により接着される。
【００２６】
また本発明は、透光性の第１、第２基板を光学膜膜を介して貼り合わせ、この貼り合わせ面を波長が４２０ｎｍ以下であるレーザ光の入射光軸に対して斜めに傾けて使用するプリズムの製造方法において、使用レーザ光の波長における屈折率の差が１／１５００以下の第１、第２基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴としている。
【００２７】
この構成によると、波長が４２０ｎｍ以下のレーザ光に対する第１、第２基板の屈折率が例えば全数測定される。次に、第１基板の屈折率と第２基板の屈折率を比較して屈折率の差が１／１５００以下の第１、第２基板が組み合される。組み合わされた第１、第２基板は接着剤等により接着される。
【００２８】
また本発明は、上記構成のプリズムの製造方法において、前記プリズムは第２基板に光学薄膜を介して貼り合わせられる第３基板を備え、使用レーザ光の波長における屈折率の差が１／１５００以下の第２、第３基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴としている。
【００２９】
この構成によると、波長が４２０ｎｍ以下のレーザ光に対する第２、第３基板の屈折率が例えば全数測定される。次に、第２基板の屈折率と第３基板の屈折率を比較して屈折率の差が１／１５００以下の第２、第３基板が組み合される。組み合わされた第２、第３基板は接着剤等により接着される。
【００３０】
また本発明は、波長が４２０ｎｍ以下であるレーザ光を出射する光源と、
透光性の第１、第２基板を光学膜膜を介して貼り合わせ、この貼り合わせ面を波長が４２０ｎｍ以下であるレーザ光の入射光軸に対して斜めに傾けて使用するプリズムと、
を備えた光学システムの製造方法において、貼り合わせられる第１、第２基板の入射光軸方向の厚さをｔ（ｍｍ）、入射光の開口数をＮＡとした時に、使用レーザ光の波長における屈折率の差ΔＮ１が、
ΔＮ１≦｜１／（０．３×１０４×ＮＡ×ｔ）｜
の関係を満たすような第１、第２基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴としている。
【００３１】
また本発明は、上記構成の光学システムの製造方法において、前記プリズムは第２基板に光学薄膜を介して貼り合わせられる第３基板を備え、使用レーザ光の波長における屈折率の差ΔＮ２が、
ΔＮ２≦｜１／（０．３×１０４×ＮＡ×ｔ）｜
の関係を満たすような第２、第３基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴としている。
【００３２】
また本発明は、波長が４２０ｎｍ以下であるレーザ光を出射する光源と、透光性の第１、第２基板を光学膜膜を介して貼り合わせ、この貼り合わせ面を波長が４２０ｎｍ以下であるレーザ光の入射光軸に対して斜めに傾けて使用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、使用レーザ光の波長における屈折率の差が１／３００以下の第１、第２基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴としている。
【００３３】
また本発明は、上記構成の光学システムの製造方法において、前記プリズムは第２基板に光学薄膜を介して貼り合わせられる第３基板を備え、使用レーザ光の波長における屈折率の差が１／３００以下の第２、第３基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴としている。
【００３４】
また本発明は、波長が４２０ｎｍ以下であるレーザ光を出射する光源と、透光性の第１、第２基板を光学膜膜を介して貼り合わせ、この貼り合わせ面を波長が４２０ｎｍ以下であるレーザ光の入射光軸に対して斜めに傾けて使用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、使用レーザ光の波長における屈折率の差が１／１５００以下の第１、第２基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴としている。
【００３５】
また本発明は、上記構成の光学システムの製造方法において、前記プリズムは第２基板に光学薄膜を介して貼り合わせられる第３基板を備え、使用レーザ光の波長における屈折率の差が１／１５００以下の第２、第３基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴としている。
【００３６】
また本発明は、上記各構成のプリズムの製造方法及び光学システムの製造方法において、前記光学薄膜はＰＢＳ膜、ＢＳ膜、ダイクロイック膜、反射防止膜または全反射膜から成ることを特徴としている。
【００３７】
【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。
【００３８】
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等の場合は第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。
【００３９】
図２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２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。
【００４０】
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。屈折率測定工程では基板８ａ、８ｃに波長が４０５ｎｍの青色光を照射して屈折率が測定される。
【００４１】
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。成膜工程では板状部材の一面にＰＢＳ膜８ｄが成膜され、他面にＢＳ膜８ｅが成膜される。切断工程では板状部材をスライサー等により切断し、図１に示すような断面形状が平行四辺形に形成される。屈折率測定工程では基板８ｂに波長が４０５ｎｍの青色光を照射して屈折率が測定される。
【００４２】
屈折率を測定した基板８ａ、８ｂ、８ｃは屈折率組合わせ工程において、基板８ｂに対して屈折率の差が１／１５００以下の基板８ａ、８ｃが選別して組み合わされる。ペアリングされた基板８ａ、８ｂ、８ｃは接着工程で紫外線硬化型樹脂等により互いの傾斜面が接着される。
【００４３】
接着された基板８ａ、８ｂ、８ｃは外形研磨工程で、ディスクＤに平行に配される二面と受光素子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。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。
【００４４】
図３は上記製造工程によって形成されたプリズム８の波面収差を測定した結果を示す図である。縦軸は波面収差（単位：ｍλｒｍｓ）を示しており、横軸は基板８ａ、８ｃ、８ｃの屈折率の差を示している。プリズム８の厚みｔ（図１参照）は２．６７ｍｍ、基板８ａ、８ｃ、８ｃの材質はＳＫ１０であり、プリズム８に入射する光の開口数ＮＡは０．１５である。
【００４５】
図中、白点はＰＢＳ膜８ｄを介して基板８ａ、８ｂを厚みｔ（図１参照）の方向に透過する光の波面収差を示しており、黒点はＢＳ膜８ｅを介して基板８ｂ、８ｃを厚みｔの方向に透過する光の波面収差を示している。比較のため、屈折率差が１／５００、１／８３０の場合も併記し、これらの近似値を直線Ｂ（破線）で示している。また、図中、曲線Ａは波面収差のシミュレーションによる理論値を示している。
【００４６】
同図によると、屈折率の差が１／１５００以下の基板８ａ、８ｂ、８ｃを組み合わせて貼り合わることにより、理論値上波面収差を２２ｍλｒｍｓにすることができ、実測値（近似値）においても２５ｍλｒｍｓ以下にすることができる。従って、波面収差が２５ｍλｒｍｓを超える不良を低減してプリズム８の歩留りを向上させることができる。
【００４７】
また、基板８ａ、８ｂ、８ｃの屈折率の差を１／３０００以下にすると、波面収差を理論値上１２ｍλｒｍｓ以下にすることができ、実測値でも１５ｍλｒｍｓ以下にすることができる。従って、屈折率組合わせ工程において、基板８ｂに対して屈折率の差が１／３０００以下の基板８ａ、８ｃが選別して組み合わせることにより、波面収差が２５ｍλｒｍｓを超える不良をより低減することができる。その結果、プリズム８及び光ピックアップ１の歩留りを更に向上させることができる。
【００４８】
更に、基板８ａ、８ｂ、８ｃの屈折率の差を１／１００００以下にすると、波面収差を理論値及び実測値で１０ｍλｒｍｓ以下にすることができる。このため、屈折率組合わせ工程において、基板８ｂに対して屈折率の差が１／１００００以下の基板８ａ、８ｃが選別して組み合わせるとより望ましい。
【００４９】
本実施形態において、屈折率測定工程で基板８ａ、８ｂ、８ｃの屈折率を全数測定しているが必ずしも全数行う必要はなく、接着工程において屈折率の差が１／１５００の基板８ａ、８ｂ及び基板８ｂ、８ｃが組み合わされていればよい。例えば、板状部材内の屈折率のばらつきが小さい場合は、同一板状部材から得られる基板をロット管理して１ロットにつき決められた数量の基板の屈折率を抜取り測定してもよい。屈折率のばらつきが小さい同一板状部材から得られる基板を組み合わせる場合や、全ての板状部材について屈折率のばらつきが小さい場合は、基板の屈折率の測定を省いてもよい。
【００５０】
上記図３において、シミュレーションによる理論値はプリズム８に光線が入射する際に発生する球面収差を含んでいる。これにより、実測値と一致した理論値が得られている。同図に示すように、球面収差が発生するため基板８ａ、８ｂ、８ｃの屈折率差を０にしても波面収差が０にはならない。
【００５１】
しかしながら、球面収差を排除した光学系になると基板８ａ、８ｂ、８ｃの屈折率の差によってより波面収差を低減することができる。図４は球面収差を排除した場合の基板８ａ、８ｂを透過する光の波面収差のシミュレーションによる理論値を示している。縦軸は波面収差（単位：ｍλｒｍｓ）を示しており、横軸は基板の屈折率の差を示している。
【００５２】
基板８ａ、８ｂの入射光軸方向の厚みｔ及び基板８ａ、８ｂの入射光の開口数ＮＡは、Ｃ１がｔ＝１ｍｍ、ＮＡ＝０．１、Ｃ２がｔ＝１ｍｍ、ＮＡ＝０．３、Ｃ３がｔ＝４ｍｍ、ＮＡ＝０．１である。比較のため前述の図３のシミュレーション値（Ａ）を併記している。
【００５３】
波面収差ＡＳ（ｍλｒｍｓ）は基板８ａ、８ｂの屈折率差ΔＮ１、入射光の開口率ＮＡ、基板８ａ、８ｂの入射光軸方向の厚みｔ（ｍｍ）に比例し、式（３）の関係になっている。これにより、波面収差ＡＳが２５ｍλｒｍｓ以下となるには、式（４）の関係を満たせばよい。従って、屈折率組合わせ工程（図２参照）において、式（４）の関係を満たす基板８ａ、８ｂを組み合わせることにより波面収差ＡＳを２５ｍλｒｍｓ以下にできる。尚、プリズム８に入射する光はＮＡ変換レンズ等で開口数ＮＡが変換されていてもよい。
【００５４】
ＡＳ＝７．５×１０４×ΔＮ１×ＮＡ×ｔ ・・・（３）
ΔＮ１≦｜１／（０．３×１０４×ＮＡ×ｔ）｜ ・・・（４）
【００５５】
基板８ｂ、８ｃの屈折率差ΔＮ２についても同様に規定することができる。ここで、基板８ｂ、８ｃを透過する光はプリズム８に入射する光の光軸方向に対して直交する（図１参照）。波面収差は透過光の有効径が小さいほど小さくなるため、基板８ａ、８ｂを透過する光の波面収差よりも基板８ｂ、８ｃを透過する光の波面収差の方が小さくなる。また、基板８ａと基板８ｃとを共通にした方が製造工数を削減することができる。
【００５６】
このため、式（４）の基板８ａ、８ｂの入射光軸方向の厚みｔを用いて基板８ｂ、８ｃの屈折率差ΔＮ２を規定するとより厳しい条件で規定できるとともに基板８ａ、８ｃの共通化を図ることができる。従って、屈折率組合わせ工程（図２参照）において、式（５）の関係を満たす基板８ｂ、８ｃを組み合わせることにより、基板８ｂ、８ｃを透過する光の波面収差ＡＳを２５ｍλｒｍｓ以下にできる。
【００５７】
ΔＮ２≦｜１／（０．３×１０４×ＮＡ×ｔ）｜ ・・・（５）
【００５８】
また、現在想定されている使用波長が４０５ｎｍ帯のピックアップ光学系の光学システムではプリズム８に入射する光の開口数ＮＡが０．１〜０．４程度、プリズム８の厚みｔが１．０〜４．０ｍｍ程度になっている。要求される波面収差は検出系の構成や対象となるシステム設計等により異なるが、上限値が５〜２５ｍλｒｍｓの範囲である。
【００５９】
例えば、基板８ａ、８ｂの屈折率の差ΔＮ１や基板８ｂ、８ｃの屈折率の差ΔＮ２が１／３００以下となるように組合わせてプリズム８を得る。このプリズム８をＮＡ＝０．３、ｔ＝１ｍｍの光学システムに搭載すると、理論値上波面収差の発生量の最大値が７５ｍλｒｍｓになり使用できない。
【００６０】
これに対してＮＡ＝０．１、ｔ＝１ｍｍの光学システムでは理論値上波面収差の発生量は２５ｍλｒｍｓ以下になり同じプリズム８を使用することができる。従って、基板８ａ、８ｂの屈折率の差ΔＮ１及び基板８ｂ、８ｃの屈折率の差ΔＮ２を１／３００以下とすることによって波面収差が２５ｍλｒｍｓ以下のピックアップ光学系の光学システムを得ることができる。屈折率の差ΔＮ１、ΔＮ２が１／３００を超える場合は現在想定されるプリズムの入射光の開口数ＮＡ及びプリズムの厚みｔの範囲では波面収差が２５ｍλｒｍｓを超えるため使用することができない。
【００６１】
基板８ａ、８ｂの屈折率の差ΔＮ１及び基板８ｂ、８ｃの屈折率の差ΔＮ２が１／４００以下となるように組合わせたプリズム８を用いると、ＮＡ＝０．１、ｔ＝１ｍｍの光学システムでは理論値上波面収差の発生量を２０ｍλｒｍｓ以下にすることができる。従って、波面収差が２０ｍλｒｍｓ以下のピックアップ光学系の光学システムを得ることができる。尚、ＮＡ＝０．１３、ｔ＝１ｍｍの光学システムやＮＡ＝０．１、ｔ＝１．３ｍｍの光学システムでは理論値上波面収差の発生量を２５ｍλｒｍｓ以下にすることができる。
【００６２】
基板８ａ、８ｂの屈折率の差ΔＮ１及び基板８ｂ、８ｃの屈折率の差ΔＮ２が１／５００以下となるように組合わせたプリズム８を用いると、ＮＡ＝０．１、ｔ＝１ｍｍの光学システムでは理論値上波面収差の発生量を１５ｍλｒｍｓ以下にすることができる。従って、波面収差が１５ｍλｒｍｓ以下のピックアップ光学系の光学システムを得ることができる。尚、ＮＡ＝０．１７、ｔ＝１ｍｍのシステムやＮＡ＝０．１、ｔ＝１．７ｍｍの光学システムでは理論値上波面収差の発生量を２５ｍλｒｍｓ以下にすることができる。
【００６３】
基板８ａ、８ｂの屈折率の差ΔＮ１及び基板８ｂ、８ｃの屈折率の差ΔＮ２が１／１５００以下となるように組合わせたプリズム８を用いると、ＮＡ＝０．１、ｔ＝１ｍｍの光学システムでは理論値上波面収差の発生量を５ｍλｒｍｓ以下にすることができる。従って、波面収差が５ｍλｒｍｓ以下のピックアップ光学系の光学システムを得ることができる。尚、ＮＡ＝０．２５、ｔ＝２ｍｍのシステムやＮＡ＝０．２、ｔ＝２．５ｍｍの光学システムでは理論値上波面収差の発生量を２５ｍλｒｍｓ以下にすることができる。
【００６４】
以上のように、基板の屈折率差は、使用されるシステム構成と要求精度に基づく波面収差の許容量に応じてシミュレーション結果から適時選択すればよい。
【００６５】
尚、プリズム８の形状は図１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。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。
【００６６】
加えて、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。
【００６７】
更に、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、光学薄膜として反射防止膜、全反射膜、ハーフミラー膜、ダイクロイック膜等を用いてもよい。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によると、第１、第２基板の屈折率の差ΔＮ１や第２、第３基板の屈折率の差ΔＮ２が
ΔＮ１≦｜１／（０．３×１０４×ＮＡ×ｔ）｜
ΔＮ２≦｜１／（０．３×１０４×ＮＡ×ｔ）｜
の関係を満たすように組み合わせて、光学薄膜を介して貼り合わせているので、プリズムの波面収差を２５ｍλｒｍｓ以内にすることができる。従って、波面収差が許容値を超える不良を低減してプリズム及び光学システムの歩留りを向上させることができる。
【００６９】
また本発明によると、第１、第２基板の屈折率の差や第２、第３基板の屈折率の差が１／３００以下になるように組み合わせ、光学薄膜を介して貼り合わせているので理論値上、プリズムの波面収差が２５ｍλｒｍｓ以下の光学システムを得ることができる。従って、波面収差が許容値を超える不良を低減してプリズム及び光学システムの歩留りを向上させることができる。
【００７０】
また本発明によると、第１、第２基板の屈折率の差や第２、第３基板の屈折率の差が１／１５００以下になるように組み合わせ、光学薄膜を介して貼り合わせているので理論値上、プリズムの波面収差が５ｍλｒｍｓ以下の光学システムを得ることができる。
【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、本発明の実施形態の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プリズムの製造工程により製造されたプリズムの特性を示す図である。
【図４】は、本発明の実施形態のプリズムの製造工程の基板を選別する条件を説明する図である。
【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
１０ λ／４板
１１ 集光レンズ
１２、１３ 受光素子
Ｄ ディスク
【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（４０５ｎｍ帯）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等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は第１、第２光源２、３から出た発散光を平行光に整形する。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により平行光に整形される。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。このため、ディスクＤとしてＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭを用いる光ピックアップでは波面収差が例えば５０ｍλｒｍｓ以下に決められている。
【００１５】
しかしながら、次世代ＤＶＤやブルーレイディスク等の波長が４２０ｎｍ以下（４０５ｎｍ帯）の青色レーザ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、５０ｍλｒｍｓ程度の波面収差でも誤認識の発生率が高くなる。従って、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例えば２５ｍλｒｍｓ以下に要求されている。
【００１６】
このため、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るため、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。
【００１７】
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。
【００１８】
【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、透光性の第１、第２基板を光学膜膜を介して貼り合わせ、この貼り合わせ面を波長が４２０ｎｍ以下であるレーザ光の入射光軸に対して斜めに傾けて使用するプリズムの製造方法において、貼り合わせられる第１、第２基板の入射光軸方向の厚さをｔ（ｍｍ）、入射光の開口数をＮＡとした時に、使用レーザ光の波長における屈折率の差ΔＮ１が、
ΔＮ１≦｜１／（０．３×１０４×ＮＡ×ｔ）｜ ・・・（１）
の関係を満たすような第１、第２基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴としている。
【００１９】
この構成によると、波長が４２０ｎｍ以下のレーザ光に対する第１、第２基板の屈折率が例えば全数測定される。次に、第１基板の屈折率と第２基板の屈折率を比較して屈折率の差ΔＮ１が上記式（１）の関係を満たす第１、第２基板が組み合される。組み合わされた第１、第２基板は接着剤等により接着される。屈折率は全ての第１、第２基板について測定する必要はなく、ロット管理による抜取り測定を行ってもよい。また、第１、第２基板の屈折率の製造ばらつきが小さくなれば屈折率の測定を省いてもよい。
【００２０】
また本発明は、上記構成のプリズムの製造方法において、前記プリズムは第２基板に光学薄膜を介して貼り合わせられる第３基板を備え、使用レーザ光の波長における屈折率の差ΔＮ２が、
ΔＮ２≦｜１／（０．３×１０４×ＮＡ×ｔ）｜ ・・・（２）
の関係を満たすような第２、第３基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴としている。
【００２１】
この構成によると、波長が４２０ｎｍ以下のレーザ光に対する第２、第３基板の屈折率が例えば全数測定される。次に、第２基板の屈折率と第３基板の屈折率を比較して屈折率の差ΔＮ２が上記式（２）の関係を満たす第２、第３基板が組み合される。組み合わされた第２、第３基板は接着剤等により接着される。
【００２２】
また本発明は、透光性の第１、第２基板を光学膜膜を介して貼り合わせ、この貼り合わせ面を波長が４２０ｎｍ以下であるレーザ光の入射光軸に対して斜めに傾けて使用するプリズムの製造方法において、使用レーザ光の波長における屈折率の差が１／３００以下の第１、第２基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴としている。
【００２３】
この構成によると、波長が４２０ｎｍ以下のレーザ光に対する第１、第２基板の屈折率が例えば全数測定される。次に、第１基板の屈折率と第２基板の屈折率を比較して屈折率の差が１／３００以下の第１、第２基板が組み合される。組み合わされた第１、第２基板は接着剤等により接着される。
【００２４】
また本発明は、上記構成のプリズムの製造方法において、前記プリズムは第２基板に光学薄膜を介して貼り合わせられる第３基板を備え、使用レーザ光の波長における屈折率の差が１／３００以下の第２、第３基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴としている。
【００２５】
この構成によると、波長が４２０ｎｍ以下のレーザ光に対する第２、第３基板の屈折率が例えば全数測定される。次に、第２基板の屈折率と第３基板の屈折率を比較して屈折率の差が１／３００以下の第２、第３基板が組み合される。組み合わされた第２、第３基板は接着剤等により接着される。
【００２６】
また本発明は、透光性の第１、第２基板を光学膜膜を介して貼り合わせ、この貼り合わせ面を波長が４２０ｎｍ以下であるレーザ光の入射光軸に対して斜めに傾けて使用するプリズムの製造方法において、使用レーザ光の波長における屈折率の差が１／１５００以下の第１、第２基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴としている。
【００２７】
この構成によると、波長が４２０ｎｍ以下のレーザ光に対する第１、第２基板の屈折率が例えば全数測定される。次に、第１基板の屈折率と第２基板の屈折率を比較して屈折率の差が１／１５００以下の第１、第２基板が組み合される。組み合わされた第１、第２基板は接着剤等により接着される。
【００２８】
また本発明は、上記構成のプリズムの製造方法において、前記プリズムは第２基板に光学薄膜を介して貼り合わせられる第３基板を備え、使用レーザ光の波長における屈折率の差が１／１５００以下の第２、第３基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴としている。
【００２９】
この構成によると、波長が４２０ｎｍ以下のレーザ光に対する第２、第３基板の屈折率が例えば全数測定される。次に、第２基板の屈折率と第３基板の屈折率を比較して屈折率の差が１／１５００以下の第２、第３基板が組み合される。組み合わされた第２、第３基板は接着剤等により接着される。
【００３０】
また本発明は、波長が４２０ｎｍ以下であるレーザ光を出射する光源と、
透光性の第１、第２基板を光学膜膜を介して貼り合わせ、この貼り合わせ面を波長が４２０ｎｍ以下であるレーザ光の入射光軸に対して斜めに傾けて使用するプリズムと、
を備えた光学システムの製造方法において、貼り合わせられる第１、第２基板の入射光軸方向の厚さをｔ（ｍｍ）、入射光の開口数をＮＡとした時に、使用レーザ光の波長における屈折率の差ΔＮ１が、
ΔＮ１≦｜１／（０．３×１０４×ＮＡ×ｔ）｜
の関係を満たすような第１、第２基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴としている。
【００３１】
また本発明は、上記構成の光学システムの製造方法において、前記プリズムは第２基板に光学薄膜を介して貼り合わせられる第３基板を備え、使用レーザ光の波長における屈折率の差ΔＮ２が、
ΔＮ２≦｜１／（０．３×１０４×ＮＡ×ｔ）｜
の関係を満たすような第２、第３基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴としている。
【００３２】
また本発明は、波長が４２０ｎｍ以下であるレーザ光を出射する光源と、透光性の第１、第２基板を光学膜膜を介して貼り合わせ、この貼り合わせ面を波長が４２０ｎｍ以下であるレーザ光の入射光軸に対して斜めに傾けて使用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、使用レーザ光の波長における屈折率の差が１／３００以下の第１、第２基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴としている。
【００３３】
また本発明は、上記構成の光学システムの製造方法において、前記プリズムは第２基板に光学薄膜を介して貼り合わせられる第３基板を備え、使用レーザ光の波長における屈折率の差が１／３００以下の第２、第３基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴としている。
【００３４】
また本発明は、波長が４２０ｎｍ以下であるレーザ光を出射する光源と、透光性の第１、第２基板を光学膜膜を介して貼り合わせ、この貼り合わせ面を波長が４２０ｎｍ以下であるレーザ光の入射光軸に対して斜めに傾けて使用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、使用レーザ光の波長における屈折率の差が１／１５００以下の第１、第２基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴としている。
【００３５】
また本発明は、上記構成の光学システムの製造方法において、前記プリズムは第２基板に光学薄膜を介して貼り合わせられる第３基板を備え、使用レーザ光の波長における屈折率の差が１／１５００以下の第２、第３基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴としている。
【００３６】
また本発明は、上記各構成のプリズムの製造方法及び光学システムの製造方法において、前記光学薄膜はＰＢＳ膜、ＢＳ膜、ダイクロイック膜、反射防止膜または全反射膜から成ることを特徴としている。
【００３７】
【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。
【００３８】
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等の場合は第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。
【００３９】
図２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２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。
【００４０】
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。屈折率測定工程では基板８ａ、８ｃに波長が４０５ｎｍの青色光を照射して屈折率が測定される。
【００４１】
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。成膜工程では板状部材の一面にＰＢＳ膜８ｄが成膜され、他面にＢＳ膜８ｅが成膜される。切断工程では板状部材をスライサー等により切断し、図１に示すような断面形状が平行四辺形に形成される。屈折率測定工程では基板８ｂに波長が４０５ｎｍの青色光を照射して屈折率が測定される。
【００４２】
屈折率を測定した基板８ａ、８ｂ、８ｃは屈折率組合わせ工程において、基板８ｂに対して屈折率の差が１／１５００以下の基板８ａ、８ｃが選別して組み合わされる。ペアリングされた基板８ａ、８ｂ、８ｃは接着工程で紫外線硬化型樹脂等により互いの傾斜面が接着される。
【００４３】
接着された基板８ａ、８ｂ、８ｃは外形研磨工程で、ディスクＤに平行に配される二面と受光素子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。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。
【００４４】
図３は上記製造工程によって形成されたプリズム８の波面収差を測定した結果を示す図である。縦軸は波面収差（単位：ｍλｒｍｓ）を示しており、横軸は基板８ａ、８ｃ、８ｃの屈折率の差を示している。プリズム８の厚みｔ（図１参照）は２．６７ｍｍ、基板８ａ、８ｃ、８ｃの材質はＳＫ１０であり、プリズム８に入射する光の開口数ＮＡは０．１５である。
【００４５】
図中、白点はＰＢＳ膜８ｄを介して基板８ａ、８ｂを厚みｔ（図１参照）の方向に透過する光の波面収差を示しており、黒点はＢＳ膜８ｅを介して基板８ｂ、８ｃを厚みｔの方向に透過する光の波面収差を示している。比較のため、屈折率差が１／５００、１／８３０の場合も併記し、これらの近似値を直線Ｂ（破線）で示している。また、図中、曲線Ａは波面収差のシミュレーションによる理論値を示している。
【００４６】
同図によると、屈折率の差が１／１５００以下の基板８ａ、８ｂ、８ｃを組み合わせて貼り合わることにより、理論値上波面収差を２２ｍλｒｍｓにすることができ、実測値（近似値）においても２５ｍλｒｍｓ以下にすることができる。従って、波面収差が２５ｍλｒｍｓを超える不良を低減してプリズム８の歩留りを向上させることができる。
【００４７】
また、基板８ａ、８ｂ、８ｃの屈折率の差を１／３０００以下にすると、波面収差を理論値上１２ｍλｒｍｓ以下にすることができ、実測値でも１５ｍλｒｍｓ以下にすることができる。従って、屈折率組合わせ工程において、基板８ｂに対して屈折率の差が１／３０００以下の基板８ａ、８ｃが選別して組み合わせることにより、波面収差が２５ｍλｒｍｓを超える不良をより低減することができる。その結果、プリズム８及び光ピックアップ１の歩留りを更に向上させることができる。
【００４８】
更に、基板８ａ、８ｂ、８ｃの屈折率の差を１／１００００以下にすると、波面収差を理論値及び実測値で１０ｍλｒｍｓ以下にすることができる。このため、屈折率組合わせ工程において、基板８ｂに対して屈折率の差が１／１００００以下の基板８ａ、８ｃが選別して組み合わせるとより望ましい。
【００４９】
本実施形態において、屈折率測定工程で基板８ａ、８ｂ、８ｃの屈折率を全数測定しているが必ずしも全数行う必要はなく、接着工程において屈折率の差が１／１５００の基板８ａ、８ｂ及び基板８ｂ、８ｃが組み合わされていればよい。例えば、板状部材内の屈折率のばらつきが小さい場合は、同一板状部材から得られる基板をロット管理して１ロットにつき決められた数量の基板の屈折率を抜取り測定してもよい。屈折率のばらつきが小さい同一板状部材から得られる基板を組み合わせる場合や、全ての板状部材について屈折率のばらつきが小さい場合は、基板の屈折率の測定を省いてもよい。
【００５０】
上記図３において、シミュレーションによる理論値はプリズム８に光線が入射する際に発生する球面収差を含んでいる。これにより、実測値と一致した理論値が得られている。同図に示すように、球面収差が発生するため基板８ａ、８ｂ、８ｃの屈折率差を０にしても波面収差が０にはならない。
【００５１】
しかしながら、球面収差を排除した光学系になると基板８ａ、８ｂ、８ｃの屈折率の差によってより波面収差を低減することができる。図４は球面収差を排除した場合の基板８ａ、８ｂを透過する光の波面収差のシミュレーションによる理論値を示している。縦軸は波面収差（単位：ｍλｒｍｓ）を示しており、横軸は基板の屈折率の差を示している。
【００５２】
基板８ａ、８ｂの入射光軸方向の厚みｔ及び基板８ａ、８ｂの入射光の開口数ＮＡは、Ｃ１がｔ＝１ｍｍ、ＮＡ＝０．１、Ｃ２がｔ＝１ｍｍ、ＮＡ＝０．３、Ｃ３がｔ＝４ｍｍ、ＮＡ＝０．１である。比較のため前述の図３のシミュレーション値（Ａ）を併記している。
【００５３】
波面収差ＡＳ（ｍλｒｍｓ）は基板８ａ、８ｂの屈折率差ΔＮ１、入射光の開口率ＮＡ、基板８ａ、８ｂの入射光軸方向の厚みｔ（ｍｍ）に比例し、式（３）の関係になっている。これにより、波面収差ＡＳが２５ｍλｒｍｓ以下となるには、式（４）の関係を満たせばよい。従って、屈折率組合わせ工程（図２参照）において、式（４）の関係を満たす基板８ａ、８ｂを組み合わせることにより波面収差ＡＳを２５ｍλｒｍｓ以下にできる。尚、プリズム８に入射する光はＮＡ変換レンズ等で開口数ＮＡが変換されていてもよい。
【００５４】
ＡＳ＝７．５×１０４×ΔＮ１×ＮＡ×ｔ ・・・（３）
ΔＮ１≦｜１／（０．３×１０４×ＮＡ×ｔ）｜ ・・・（４）
【００５５】
基板８ｂ、８ｃの屈折率差ΔＮ２についても同様に規定することができる。ここで、基板８ｂ、８ｃを透過する光はプリズム８に入射する光の光軸方向に対して直交する（図１参照）。波面収差は透過光の有効径が小さいほど小さくなるため、基板８ａ、８ｂを透過する光の波面収差よりも基板８ｂ、８ｃを透過する光の波面収差の方が小さくなる。また、基板８ａと基板８ｃとを共通にした方が製造工数を削減することができる。
【００５６】
このため、式（４）の基板８ａ、８ｂの入射光軸方向の厚みｔを用いて基板８ｂ、８ｃの屈折率差ΔＮ２を規定するとより厳しい条件で規定できるとともに基板８ａ、８ｃの共通化を図ることができる。従って、屈折率組合わせ工程（図２参照）において、式（５）の関係を満たす基板８ｂ、８ｃを組み合わせることにより、基板８ｂ、８ｃを透過する光の波面収差ＡＳを２５ｍλｒｍｓ以下にできる。
【００５７】
ΔＮ２≦｜１／（０．３×１０４×ＮＡ×ｔ）｜ ・・・（５）
【００５８】
また、現在想定されている使用波長が４０５ｎｍ帯のピックアップ光学系の光学システムではプリズム８に入射する光の開口数ＮＡが０．１〜０．４程度、プリズム８の厚みｔが１．０〜４．０ｍｍ程度になっている。要求される波面収差は検出系の構成や対象となるシステム設計等により異なるが、上限値が５〜２５ｍλｒｍｓの範囲である。
【００５９】
例えば、基板８ａ、８ｂの屈折率の差ΔＮ１や基板８ｂ、８ｃの屈折率の差ΔＮ２が１／３００以下となるように組合わせてプリズム８を得る。このプリズム８をＮＡ＝０．３、ｔ＝１ｍｍの光学システムに搭載すると、理論値上波面収差の発生量の最大値が７５ｍλｒｍｓになり使用できない。
【００６０】
これに対してＮＡ＝０．１、ｔ＝１ｍｍの光学システムでは理論値上波面収差の発生量は２５ｍλｒｍｓ以下になり同じプリズム８を使用することができる。従って、基板８ａ、８ｂの屈折率の差ΔＮ１及び基板８ｂ、８ｃの屈折率の差ΔＮ２を１／３００以下とすることによって波面収差が２５ｍλｒｍｓ以下のピックアップ光学系の光学システムを得ることができる。屈折率の差ΔＮ１、ΔＮ２が１／３００を超える場合は現在想定されるプリズムの入射光の開口数ＮＡ及びプリズムの厚みｔの範囲では波面収差が２５ｍλｒｍｓを超えるため使用することができない。
【００６１】
基板８ａ、８ｂの屈折率の差ΔＮ１及び基板８ｂ、８ｃの屈折率の差ΔＮ２が１／４００以下となるように組合わせたプリズム８を用いると、ＮＡ＝０．１、ｔ＝１ｍｍの光学システムでは理論値上波面収差の発生量を２０ｍλｒｍｓ以下にすることができる。従って、波面収差が２０ｍλｒｍｓ以下のピックアップ光学系の光学システムを得ることができる。尚、ＮＡ＝０．１３、ｔ＝１ｍｍの光学システムやＮＡ＝０．１、ｔ＝１．３ｍｍの光学システムでは理論値上波面収差の発生量を２５ｍλｒｍｓ以下にすることができる。
【００６２】
基板８ａ、８ｂの屈折率の差ΔＮ１及び基板８ｂ、８ｃの屈折率の差ΔＮ２が１／５００以下となるように組合わせたプリズム８を用いると、ＮＡ＝０．１、ｔ＝１ｍｍの光学システムでは理論値上波面収差の発生量を１５ｍλｒｍｓ以下にすることができる。従って、波面収差が１５ｍλｒｍｓ以下のピックアップ光学系の光学システムを得ることができる。尚、ＮＡ＝０．１７、ｔ＝１ｍｍのシステムやＮＡ＝０．１、ｔ＝１．７ｍｍの光学システムでは理論値上波面収差の発生量を２５ｍλｒｍｓ以下にすることができる。
【００６３】
基板８ａ、８ｂの屈折率の差ΔＮ１及び基板８ｂ、８ｃの屈折率の差ΔＮ２が１／１５００以下となるように組合わせたプリズム８を用いると、ＮＡ＝０．１、ｔ＝１ｍｍの光学システムでは理論値上波面収差の発生量を５ｍλｒｍｓ以下にすることができる。従って、波面収差が５ｍλｒｍｓ以下のピックアップ光学系の光学システムを得ることができる。尚、ＮＡ＝０．２５、ｔ＝２ｍｍのシステムやＮＡ＝０．２、ｔ＝２．５ｍｍの光学システムでは理論値上波面収差の発生量を２５ｍλｒｍｓ以下にすることができる。
【００６４】
以上のように、基板の屈折率差は、使用されるシステム構成と要求精度に基づく波面収差の許容量に応じてシミュレーション結果から適時選択すればよい。
【００６５】
尚、プリズム８の形状は図１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。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。
【００６６】
加えて、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。
【００６７】
更に、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、光学薄膜として反射防止膜、全反射膜、ハーフミラー膜、ダイクロイック膜等を用いてもよい。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によると、第１、第２基板の屈折率の差ΔＮ１や第２、第３基板の屈折率の差ΔＮ２が
ΔＮ１≦｜１／（０．３×１０４×ＮＡ×ｔ）｜
ΔＮ２≦｜１／（０．３×１０４×ＮＡ×ｔ）｜
の関係を満たすように組み合わせて、光学薄膜を介して貼り合わせているので、プリズムの波面収差を２５ｍλｒｍｓ以内にすることができる。従って、波面収差が許容値を超える不良を低減してプリズム及び光学システムの歩留りを向上させることができる。
【００６９】
また本発明によると、第１、第２基板の屈折率の差や第２、第３基板の屈折率の差が１／３００以下になるように組み合わせ、光学薄膜を介して貼り合わせているので理論値上、プリズムの波面収差が２５ｍλｒｍｓ以下の光学システムを得ることができる。従って、波面収差が許容値を超える不良を低減してプリズム及び光学システムの歩留りを向上させることができる。
【００７０】
また本発明によると、第１、第２基板の屈折率の差や第２、第３基板の屈折率の差が１／１５００以下になるように組み合わせ、光学薄膜を介して貼り合わせているので理論値上、プリズムの波面収差が５ｍλｒｍｓ以下の光学システムを得ることができる。
【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、本発明の実施形態の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プリズムの製造工程により製造されたプリズムの特性を示す図である。
【図４】は、本発明の実施形態のプリズムの製造工程の基板を選別する条件を説明する図である。
【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
１０ λ／４板
１１ 集光レンズ
１２、１３ 受光素子
Ｄ ディスク
Claims (14)
- 透光性の第１、第２基板を光学膜膜を介して貼り合わせ、この貼り合わせ面を波長が４２０ｎｍ以下であるレーザ光の入射光軸に対して斜めに傾けて使用するプリズムの製造方法において、貼り合わせられる第１、第２基板の入射光軸方向の厚さをｔ（ｍｍ）、入射光の開口数をＮＡとした時に、使用レーザ光の波長における屈折率の差ΔＮ１が、
ΔＮ１≦｜１／（０．３×１０４×ＮＡ×ｔ）｜
の関係を満たすような第１、第２基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴とするプリズムの製造方法。 - 前記プリズムは第２基板に光学薄膜を介して貼り合わせられる第３基板を備え、使用レーザ光の波長における屈折率の差ΔＮ２が、
ΔＮ２≦｜１／（０．３×１０４×ＮＡ×ｔ）｜
の関係を満たすような第２、第３基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴とする請求項１に記載のプリズムの製造方法。 - 透光性の第１、第２基板を光学膜膜を介して貼り合わせ、この貼り合わせ面を波長が４２０ｎｍ以下であるレーザ光の入射光軸に対して斜めに傾けて使用するプリズムの製造方法において、使用レーザ光の波長における屈折率の差が１／３００以下の第１、第２基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴とするプリズムの製造方法。
- 前記プリズムは第２基板に光学薄膜を介して貼り合わせられる第３基板を備え、使用レーザ光の波長における屈折率の差が１／３００以下の第２、第３基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有す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。
- 透光性の第１、第２基板を光学膜膜を介して貼り合わせ、この貼り合わせ面を波長が４２０ｎｍ以下であるレーザ光の入射光軸に対して斜めに傾けて使用するプリズムの製造方法において、使用レーザ光の波長における屈折率の差が１／１５００以下の第１、第２基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴とするプリズムの製造方法。
- 前記プリズムは第２基板に光学薄膜を介して貼り合わせられる第３基板を備え、使用レーザ光の波長における屈折率の差が１／１５００以下の第２、第３基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴とする請求項５に記載のプリズムの製造方法。
- 前記光学薄膜はＰＢＳ膜、ＢＳ膜、ダイクロイック膜、反射防止膜、全反射膜のいずれかから成ることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のプリズムの製造方法。
- 波長が４２０ｎｍ以下であるレーザ光を出射する光源と、
透光性の第１、第２基板を光学膜膜を介して貼り合わせ、この貼り合わせ面を波長が４２０ｎｍ以下であるレーザ光の入射光軸に対して斜めに傾けて使用するプリズムと、
を備えた光学システムの製造方法において、貼り合わせられる第１、第２基板の入射光軸方向の厚さをｔ（ｍｍ）、入射光の開口数をＮＡとした時に、使用レーザ光の波長における屈折率の差ΔＮ１が、
ΔＮ１≦｜１／（０．３×１０４×ＮＡ×ｔ）｜
の関係を満たすような第１、第２基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴とする光学システムの製造方法。 - 前記プリズムは第２基板に光学薄膜を介して貼り合わせられる第３基板を備え、使用レーザ光の波長における屈折率の差ΔＮ２が、
ΔＮ２≦｜１／（０．３×１０４×ＮＡ×ｔ）｜
の関係を満たすような第２、第３基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴とする請求項８に記載の光学システムの製造方法。 - 波長が４２０ｎｍ以下であるレーザ光を出射する光源と、透光性の第１、第２基板を光学膜膜を介して貼り合わせ、この貼り合わせ面を波長が４２０ｎｍ以下であるレーザ光の入射光軸に対して斜めに傾けて使用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、使用レーザ光の波長における屈折率の差が１／３００以下の第１、第２基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴とする光学システムの製造方法。
- 前記プリズムは第２基板に光学薄膜を介して貼り合わせられる第３基板を備え、使用レーザ光の波長における屈折率の差が１／３００以下の第２、第３基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴とする請求項１０に記載の光学システムの製造方法。
- 波長が４２０ｎｍ以下であるレーザ光を出射する光源と、透光性の第１、第２基板を光学膜膜を介して貼り合わせ、この貼り合わせ面を波長が４２０ｎｍ以下であるレーザ光の入射光軸に対して斜めに傾けて使用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、使用レーザ光の波長における屈折率の差が１／１５００以下の第１、第２基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴とする光学システムの製造方法。
- 前記プリズムは第２基板に光学薄膜を介して貼り合わせられる第３基板を備え、使用レーザ光の波長における屈折率の差が１／１５００以下の第２、第３基板を組み合わせて貼り合わせる工程を有することを特徴とする請求項１２に記載の光学システムの製造方法。
- 前記光学薄膜はＰＢＳ膜、ＢＳ膜、ダイクロイック膜、反射防止膜または全反射膜から成ることを特徴とする請求項８〜請求項１３のいずれかに記載の光学システムの製造方法。
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