JP2005234346A

JP2005234346A - ビームスプリッタ

Info

Publication number: JP2005234346A
Application number: JP2004044888A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Takayama; 清高山
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 2004-02-20
Filing date: 2004-02-20
Publication date: 2005-09-02

Abstract

【課題】一方のプリズム基板と他方のプリズム基板の間の相互接着面をビームスプリッタの頂角部から外した構成を採用することにより、光学多層膜が成膜形成されてこれを支持する外周縁取り部分の厚さを充分に厚くとり、基板反りを小さく抑えることができ、接着剤剥離を効果的に防止するビームスプリッタを提供する。
【解決手段】２個のプリズムにより構成されるキューブ型ビームスプリッタにおいて、
キューブ型ビームスプリッタは、断面正方形の角柱の対向する２対角線を含む面に平行な接着面をそれぞれ有する５角柱プリズムより成る一方のプリズム基板１１および３角柱プリズムより成る他方のプリズム基板１２により構成され、これら角柱プリズムの内の５角柱プリズム側の接着面に光学多層膜１４を成膜し、光学多層膜１４を介して両角柱プリズムを接着剤層１３により相互接着したビームスプリッタ。
【選択図】図１

Description

この発明は、断面が２等辺直角３角形をなす全反射プリズムである直角プリズムの２個が光学多層膜を介して相互接着されたビームスプリッタに関する。

一例として光学ピックアップに用いられるビームスプリッタの製造方法は、大別して以下の２方法に分類される。
〈方法１〉
ビームスプリッタの製造方法の従来例を図３を参照して説明する。
図３（ａ）において、２個の３角柱直角プリズム３１、３２の内の一方の３角柱直角プリズム３１の接着しようとする面に光学多層膜３４を成膜する。次いで、図３（ｂ）において、この成膜した光学多層膜面３４に接着剤層を使用して他方の３角柱直角プリズム３２を接着する。図３（ｃ）に示される相互接着された状態の３角柱直角プリズム３１、３２にダイシング加工を施して、図３（ｄ）に示される如く切り出し、最終的に図３（ｅ）の所望のビームスプリッタを製造する。なお、所望の寸法の２個の直角プリズムを接着してビームスプリッタを製造する場合もある。

〈方法２〉
ビームスプリッタの製造方法の他の従来例を図４を参照して説明する。
図４（ａ）において、一方の大きな基板４１の表面に光学多層膜４４を成膜する。、次いで、図４（ｂ）において、更なる他方の大きな基板４２を先の基板４１にその光学多層膜４４を介して接着し、図４（ｃ）に示される状態の接着された基板４１、４２が形成される。図４（ｃ）に示される状態の基板４１、４２に研削、研磨加工を施して、図４（ｄ）、（ｅ）に示される長尺ビームスプリッタを製造する。図４（ｅ）に示される長尺ビームスプリッタにダイシング加工を施して図４（ｆ）に示される如くに切断し、最終的に図４（ｇ）に示される所望のビームスプリッタ化する。

図５を参照するに、以上の製造方法により製造されたビームスプリッタは、何れも、２個の直角プリズムの一方を構成する基板５１および他方を構成する基板５２の相互接着面における光学多層膜５４が、出来上がりのビームスプリッタの頂角と一致して構成されている。
更なる従来例の断面構造をを図６を参照して説明する（特許文献１参照）。
図示説明されるビ−ムスプリッタは、上述の従来例とは異なり、相互に接着されるべき直角プリズムの基板６１、６２の内の片方のみに光学多層膜６４を成膜形成して光学多層膜６４を介して接着するのではなく、相互接着する一方の直角プリズムの基板６１および他方の直角プリズムの基板６２の双方にそれぞれ分割して光学多層膜６４１、６４２を成膜形成し、両光学多層膜６４１、６４２同士を接着剤層６３により相互接着するものである。

図６の従来例も、２個の直角プリズムの一方を構成する基板６１および他方を構成する基板６２の相互接着面における光学多層膜６４が、出来上がりのビームスプリッタの頂角と一致して構成されている。
特開平１１−３９６８９号公報

光学多層膜が成膜された面は、光学多層膜自体の内部応力によって、膜面を凸にして反り返る。この反り量は膜厚に比例し、基板の厚さの２乗に反比例する。以上の事情から、数十層にも及ぶ光学多層膜の場合、この反り量が問題となる。即ち、光学多層膜が成膜された基板を、この光学多層膜を介して光学多層膜が成膜形成されていない基板に貼り合わせしようとすると、接着剤層の厚さにばらつきが生じて相互接着に悪影響を与える。
図４の方法２の場合、相互接着させようとする２枚の大きな基板４１、４２は、比較的に基板厚が大きいところから反り量は小さく、相互接着は容易である。しかし、これに切断研磨工程を施してビームスプリッタ化して行くうちに、これにつれて基板４１、４２は薄くなり、膜応力により光学多層膜４４が成膜形成されている基板４１が反り始めるに到る。ところが、光学多層膜４４が成膜形成されていない基板４２には膜応力による反る力は作用しないので、接着剤層に負荷がかかる様になる。特に、図５を参照するに、接着剤層５３の外周部においては、基板５１、５２の厚さは極めて小さくなり、接着面の頂角部近傍においては基板５１、５２存在せず、厚さは最少のゼロとなるに到る。従って、膜応力はまともに接着剤層５３に引張力として加わり、これが接着を剥がそうとする大きな力となる。これに起因して、接着剥離が発生し易くなる。そして、特に高温高湿度に対する環境試験においては、接着剤の接着力自体の劣化が激しいことも、接着剥離に大きく影響している。

図６の従来例は、１個の直角プリズムについてみれば、光学多層膜６４１、６４２それぞれの膜厚が先の図４の従来例の光学多層膜と比較して約半分程度で済むので反り量の絶対値は半分程度に減少することから、膜応力が小さくなり、結局、光学多層膜の膜厚が厚くなることによる膜応力の増大によって光学多層膜が剥離し、或いはひび割れすることを防止することができる。しかし、この場合、反り量の絶対値は半分程度に減少するとはいえ、この反りの向きに着目すると、凸面の光学多層膜６４１、６４２の接着面同士を突き合わせて貼り合わせる訳であるから、光学多層膜６４１、６４２の反り量は倍加されて、反り量に関する限り、図４の方法２の場合との間に格別の差はなくなる。

この発明は、一方のプリズム基板と他方のプリズム基板の間の光学多層膜を介在させた相互接着面を故意に出来上がりのビームスプリッタの頂角部から外した構成を採用することにより上述の問題を解消したビームスプリッタを提供するものである。

請求項１：２個のプリズムにより構成されるキューブ型ビームスプリッタにおいて、一方のプリズム基板２１に形成される光学多層膜２４を当該一方のプリズム基板２１の外周縁取り部分に形成せず、中心部の入射する光径より大なる領域のみに光学多層膜を成膜し、この一方のプリズム基板を他方のプリズム基板に光学多層膜２４を介して接着剤２３により接着したビームスプリッタを構成した。
そして、請求項２：２個のプリズムにより構成されるキューブ型ビームスプリッタにおいて、キューブ型ビームスプリッタは、断面正方形の角柱の対向する２対角線を含む面に平行な接着面をそれぞれ有する５角柱プリズムより成る一方のプリズム基板１１および３角柱プリズムより成る他方のプリズム基板１２により構成され、これら角柱プリズムの内の５角柱プリズム側の接着面に光学多層膜１４を成膜し、光学多層膜１４を介して両角柱プリズムを接着剤層１３により相互接着したビームスプリッタを構成した。

この発明は、一方のプリズム基板と他方のプリズム基板の間の光学多層膜を介在させた相互接着面を故意に出来上がりのビームスプリッタの頂角部から外した構成を採用することにより、頂角部近傍領域における光学多層膜が成膜形成されてこれを支持する外周縁取り部分の厚さは、従来例における外周縁取り部分の厚さと比較して、充分に厚くとることができるので、基板反りを小さく抑えることができ、接着剤剥離を効果的に防止することができる。

発明を実施するための最良の形態を図１の実施例を参照して説明する。図１（ａ）はビームスプリッタの光学多層膜に直交する面の断面を示す図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）における鎖線の円により包囲された頂角部近傍領域を示す図である。
この発明においては、一方の５角柱直角プリズム基板１１と他方の３角柱直角プリズム基板１２との間の光学多層膜１４を介在させた相互接着面を故意に頂角部から外した構成を採用する。即ち、５角柱直角プリズム基板１２側が光学多層膜１４を成膜形成される一方のプリズム基板１１である。そして、他方のプリズム基板１２である３角柱直角プリズム基板側には光学多層膜を成膜形成しないか、或は厚さを薄くした膜応力の小さい光学多層膜１４を成膜形成する。

図１（ｂ）を参照するに、頂角部近傍領域αにおける光学多層膜１４が成膜形成されてこれを支持する５角柱直角プリズム基板１１の外周縁取り部分の厚さはＤ１１、Ｄ１２で示される。この厚さはＤ１１、Ｄ１２は、従来例における外周縁取り部分の厚さと比較して、充分に厚くとることができるので、基板反りを小さく抑えることができる。これにより、接着剤剥離を効果的に防止することができる。
外周縁取り部分の厚さＤ１１、Ｄ１２は、頂角部分から測定した接着面ずらし量Ａ１１、Ａ１２により決定される。この場合、接着面ずらし量Ａ１１、Ａ１２は、膜応力と接着剤の引っ張り強度、基板の物性、から剥離の発生しない値、および使用に際してビームスプリッタの光学的特性を阻害しない値であることに着目して決定される。その一例は下記の通りである。

光学多層膜形成材料：ＴｉＯ₂／ＳｉＯ₂の多層膜
総膜厚：約１３μｍ
成膜方法：イオンビームスパッタ法
基板材料：ＢＫ−７
使用接着剤：２液性エポキシ系熱硬化型光学用着剤
の場合、接着面ずらし量Ａ１１、Ａ１２は７０μｍ以上であることが必要である。
図２を参照して他の実施例を説明するに、このキューブ型ビームスプリッタは、一方のプリズム基板２１に形成される光学多層膜２４を当該一方のプリズム基板２１の外周縁取り部分に形成せず、頂角を含む外周縁取り部分より内側の中心部の内の入射する光径より大なる領域のみに光学多層膜２４を成膜し、この一方のプリズム基板２１を他方のプリズム基板２２に光学多層膜２４を介して接着剤層２３により接着して構成されている。即ち、頂角を含む外周縁取り部分には、外周縁取り部分から内方にに向かって接着剤層２３が形成存在し、外周縁取り部分の厚さの小さいところには光学多層膜２４は存在位置することはできない。

実施例を説明する図。他の実施例を説明する図。ビームスプリッタの製造方法の従来例を説明する図。ビームスプリッタの製造方法の他の従来例を説明する図。ビームスプリッタの従来例の断面構造を説明する図。ビームスプリッタの更なる従来例の断面構造を説明する図。

符号の説明

１１、２１一方のプリズム基板１２、２２他方のプリズム基板
１３、２３接着剤層１４、２４光学多層膜

Claims

２個のプリズムにより構成されるキューブ型ビームスプリッタにおいて、
一方のプリズム基板に形成される光学多層膜を当該一方のプリズム基板の外周縁取り部分に形成せず、中心部の入射する光径より大なる領域のみに光学多層膜を成膜し、この一方のプリズム基板を他方のプリズム基板に光学多層膜を介して接着剤により接着したことを特徴とするビームスプリッタ。
２個のプリズムにより構成されるキューブ型ビームスプリッタにおいて、
キューブ型ビームスプリッタは、断面正方形の角柱の対向する２対角線を含む面に平行な接着面をそれぞれ有する５角柱プリズムより成る一方のプリズム基板および３角柱プリズムより成る他方のプリズム基板により構成され、これら角柱プリズムの内の５角柱プリズム側の接着面に光学多層膜を成膜し、光学多層膜を介して両角柱プリズムを接着剤層により相互接着したことを特徴とするビームスプリッタ。