JP2010033710A

JP2010033710A - 光学デバイス及び光ピックアップ

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Publication number: JP2010033710A
Application number: JP2009258929A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Matsumoto; 浩松本; Hiroyoshi Hattori; 裕佳服部
Original assignee: Miyazaki Epson Corp
Current assignee: Miyazaki Epson Corp
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2010-02-12
Anticipated expiration: 2020-06-01
Also published as: JP4577450B2

Abstract

【課題】三角柱状のガラスブロックを一個づつ鏡面加工、コーティングするという煩雑な工程を減ることなく、簡単確実な方法によって内部で２つの波長分離膜が交差した状態の超小型光学デバイスを歩留良く製造する方法を提供する。
【解決手段】所定の成膜を施した複数のガラス平板５０を、各ガラス平板の端縁が４５度の傾斜角度をもって面方向に位置ずれするように階段状に積層、接着した後で、この積層体を上記４５度の傾斜に沿って複数個に切断分割するという工程を経ることにより、立方体その他の６面体のガラスブロック内に互いに直交（交差）する２つの対角面に沿って形成された膜を備えた光分離プリズム等の光学デバイスを製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は光学デバイスの製造方法に関し、特に製造工数の削減と、材料の無駄をなくして製造歩留を大幅に高めて低コスト化を実現することができるクロスプリズム、クロスハーフプリズム等の光学デバイス及びその製造方法に関する。

光学デバイスとしての光分離プリズムの一例として、図４（ａ）に示すように２つの三角柱状のガラスプリズム２、３を波長分離膜４を介して接合することにより立方体に構成した光分離プリズム１が周知であり、同図（ｂ）に示すような光ピックアップ（ＣＤ或はＤＶＤ用）に用いられる。
図４（ｂ）に示した光ピックアップは、光ディスク（ＣＤ）とデジタル・ビデオ・ディスク（ＤＶＤ）に共用できる記録再生装置の光学系の従来例を示す図である。符号１１はＣＤに対する記録再生に使用する波長６５０ｎｍの光を生成するレーザダイオード（ＬＤ）、符号１２はＤＶＤに対する記録再生に使用する波長７８０ｎｍの光を生成するホログラム及び受光素子付きのレーザダイオード（ＬＤ）であり、図４に示した光分離プリズムとしてのダイクロイックプリズム１を介してディスク状記録媒体（ＣＤ、或はＤＶＤ）２２に対して各ＬＤ１１、１２からの出射光が照射され、またダイクロイックプリズム１を介してディスク状記録媒体２２からの反射光が各ＬＤ１１、１２側へ戻る。
即ち、ＣＤ用の光を出射するＬＤ１１とダイクロイックプリズム１との間には、グレーティング１５、ＮＰＢＳ（Non Polarized Beam Splitter 無偏光ビームスプリッタ）１６、フォトダイオード１７が配置され、ダイクロイックプリズム１とディスク状記録媒体２１との間にはλ／４板１８、ミラー１９、開口フィルタ２０、対物レンズ２１が配置されている。ディスク状記録媒体２２としてＣＤがセットされている場合には、ＬＤ１１から出射された波長６５０ｎｍの光は、グレーティング１５、ＮＰＢＳ１６を経てダイクロイックプリズム１に入射し、波長分離膜４にて反射してλ／４板１８、ミラー１９、開口フィルタ２０、対物レンズ２１を経てディスク状記録媒体２２に照射される。ディスク状記録媒体２２にて反射した光は、上記と逆の経路を経て戻るが、ＮＰＢＳ１６の反射膜にて反射してフォトダイオード１７に出射される。

一方、ディスク状記録媒体２２としてＤＶＤがセットされている場合には、ＬＤ１２から出射された波長７８０ｎｍの光は、ダイクロイックプリズムの波長分離膜４を透過し、λ／４板１８、ミラー１９、開口フィルタ２０、対物レンズ２１を経てディスク状記録媒体２２に照射される。ディスク状記録媒体２２にて反射した光は、逆の経路を経てＬＤ１２に戻る。ＬＤ１２は、ホログラム及びフォトダイオードを備えており、ホログラムの回折効果によって回折した光がフォトダイオードに受光される。
ダイクロイックプリズム１は、２つのＬＤ１１、１２からの各出射光のうちの所定の波長成分を透過する一方で、それ以外の波長成分を反射する機能を備えている。この例では、ＬＤ５から出射された波長６５０ｎｍの成分は波長分離膜４にて反射してディスク状記録媒体側へ出射され、波長７８０ｎｍの成分は波長分離膜４を透過してディスク状記録媒体側へ出射される。
しかし、図４（ｂ）に示した従来の光ピックアップにあっては、図示のようにダイクロイックプリズム１を挟んでディスク状記録媒体２２とは反対側の位置にＬＤ１２が位置している為、光学系の横方向寸法が大きくなり、この光学系を使用した記録再生装置の小型化を阻害する要因となっている。
また、図５（ａ）は従来の色分解プリズムとして使用されるダイクロイックプリズムの斜視図、（ｂ）はこのダイクロイックプリズムを使用した光学系の構成図である。このダイクロイックプリズム３１は、立方体ガラス３２の一つの対角面に沿って所定波長の光を透過させる反射分離膜３３を有すると共に、該反射分離膜３３と直交交差する対角面に沿って他の波長の光を透過させる反射分離膜３４を形成した構成を有する。
このダイクロイックプリズム３１は、例えばＤＳＣ、ＤＶ、プロジェクタ等の光学機器における色分解プリズムとして使用される。図５（ｂ）はダイクロイックプリズムを色分解プリズムとして使用した場合の構成を示す図であり、面３１ａから白色光ＷＬを入射させる場合に、青色光の成分を反射させる光分離膜３３からの反射光を受光する青色用ＣＣＤ３５を面３１ｂに配置し、赤色光の成分を反射させる光分離膜３４からの反射光を受光する赤色用ＣＣＤ３６を面３１ｃに配置し、更に入射面３１ａと対向する面３１ｄに緑色用ＣＣＤ３７を配置する。

図６はこのような立方体且つ交差する２つの光分離膜を備えたダイクロイックプリズム３１を製造する従来手順を説明する図であり、まず図６（ａ）の如き端面形状が直角二等辺三角形状の長尺三角柱をガラスにより製造する。次に（ｂ）に示すようにこの三角柱ガラス４０の３つの面を鏡面研磨してから、青色用の光分離膜３３ａと赤色用の光分離膜３４ａを、直角の頂部を挟んで対向する２つの面に夫々形成する。続いて、（ｃ）に示すようにこの三角柱ガラス４０を４個用意し、各三角柱ガラス４０の直角の頂部同士を中心にして各三角柱ガラス４０の光分離膜３３ａ同士と、光分離膜３４ａ同士が夫々対面するように接合一体化する。この結果、端面形状が正方形の長尺四角柱が形成される。最後に、図示しない切断手段を用いて、この長尺四角柱をその長手方向に所定の間隔で切断することにより、図５（ａ）に示した如き立方体状のダイクロイックプリズム３１を得ることができる。
この従来の製造方法の欠点は、大型のダイクロイックプリズム、例えば上記色分解プリズムに適用できる７０〜１００ｍｍ角程度の大型のプリズムしか製造できないという点である。即ち、これより小さいサイズの三角柱ガラス材料を用いて一個ずつ研磨、コーティング等を施す作業は極めて効率の悪い困難な作業であるばかりか、工数が膨大となり、量産には全く不向きである。また、４個の三角柱ガラスを正確な精度にて貼り合わせる必要があるが、貼合せ精度が必ずしも良くないので、品質上の問題が発生する。また、ダイクロイックプリズムを上記方法で製造する場合には、研磨、コーティング等の製造過程で三角柱ガラス材料の角部に欠けが発生し易く、特に直角の頂部に僅かでも欠けが発生すると、この頂部は（ｃ）のように貼合せた時にプリズムの内側に位置することとなるので、プリズムとして使用できなくなる虞れが高くなる。

ところで、図５（ａ）に示したダイクロイックプリズム３１を図４（ｂ）に示した如きディスク状記録媒体の記録再生装置に適用する場合にはその寸法が７０ｍｍ角を大幅に下回る超小型（数ｍｍ）となるため、図６に示した製造方法によっては製造することが困難である。
このような従来の煩雑な研削工程を伴う従来の光学デバイスの製造方法の不具合を改善した従来技術として、特許第２６３９３１２号公報にはプリズムアッセンブリの製造方法が開示されている。この製造方法は、プリズムの角度が４５度であることに着目したものであり、まず、複数の矩形ガラス平板を、水平な面上に積層する際に４５度に傾斜した板に沿って位置をずらすことによって階段状に位置ずれを起こした積層体を形成し、各ガラス平板を接着剤により一体化してから、切断等を含む所要の手順を実施することにより、最終的に所望形状のプリズムアッセンブリを製造する。
しかし、この製造方法によって得られるプリズムアッセンブリは、図５（ａ）に示した光分離プリズムとは形状、構造が大幅に異なっており、上記公報に記載された方法によって図５（ａ）に示した光分離プリズムを製造することは不可能である。
しかし、本発明者は、この公報に記載された、複数のガラス平板の位置をずらせて積層した構造の積層体に対して順次加工を加えることにより光学デバイスを製造する方法を利用して図５（ａ）に示した光分離プリズムを製造する新規な方法について想到するに至ったものである。

本発明が解決しようとする課題は、所定の成膜を施した複数のガラス平板を、各ガラス平板の端縁が４５度の傾斜角度をもって面方向に位置ずれするように階段状に積層、接着した後で、この積層体を上記４５度の傾斜に沿って複数個に切断分割するという工程を経る光分離プリズム等の光学デバイスの製造工程において、立方体その他の６面体のガラスブロック内に互いに直交（交差）する２つの対角面に沿って形成された膜を備えた光分離プリズム等の光学デバイスの製造方法を提供することにある。特に、新規な製造方法を採用することによって、製品の歩留を高め、超小型の光学デバイスを生産性よく製造することを目的とする。

上記課題を解決する為、請求項１の発明は、互いに交差する２つの対角面に沿って夫々光学膜を備えた６面体状の光学デバイスの製造方法において、複数枚の板状透明材を各板状透明材の端縁を結ぶ平面と板状透明材の板面との間の形成角度が４５度の傾斜角度となるように板状透明材の面方向位置を順次ずらして階段状に積層し、仮接着剤により仮接着することにより積層体を形成する積層体形成工程と、上記積層体を、上記４５度の傾斜角度に沿った所定ピッチの複数の平行な切断面にて複数の第１の積層分割体に切断する切断工程と、上記第１の積層分割体の切断面を研磨加工し各研磨面に夫々第１の光学膜を成膜することにより第１の積層光学部材を形成する工程と、複数の上記第１の積層光学部材の光分離膜面同士が対面し、且つ隣接し合う第１の積層分離体内の仮接着剤面が非平行となるように方向を交互に異ならせて積層して本接着することにより第１の本接着積層構造体を形成する本接着積層工程と、上記第１の本接着積層構造体をその面方向と直交する切断線に沿って所定のピッチで切断することにより切断光学部材を形成する第１の本接着積層構造体切断工程と、上記切断光学部材の両切断面に研磨加工し各研磨面に夫々第２の光学膜の成膜することにより第２の積層光学部材を形成する工程と、複数の上記第２の積層光学部材を第２の波長分離膜同士が対面し、且つ各第１の光学膜同士が整合位置関係となるように積層し本接着して第２の本接着積層構造体を形成する第２の本接着積層工程と、上記第２の本接着積層構造体を、各第２の積層光学部材の第１及び第２の光学膜面と直交する切断面にて所定のピッチで切断することにより光学デバイス連結体を形成する最終切断工程と、上記光学デバイス連結体内の仮接着状態を解消して個々の光学デバイスに分割する工程と、から成ることを特徴とする。

請求項２の発明は、互いに交差する２つの対角面に沿って夫々光学膜を備えた６面体状の光学デバイスの製造方法において、複数枚の板状透明材を各板状透明材の端縁を結ぶ平面と板状透明材の板面との間の形成角度が４５度の傾斜角度となるように板状透明材の面方向位置を順次ずらして階段状に積層し、仮接着剤により仮接着することにより積層体を形成する積層体形成工程と、上記積層体を、上記４５度の傾斜角度に沿った所定ピッチの複数の平行な切断面にて複数の第１の積層分割体に切断する切断工程と、上記第１の積層分割体の切断面を研磨加工し各研磨面に夫々第１の光学膜を成膜することにより第１の積層光学部材を形成する工程と、複数の上記第１の積層光学部材の光分離膜面同士が対面し、且つ隣接し合う第１の積層分離体内の仮接着剤面が非平行となるように方向を交互に異ならせて積層して本接着することにより第１の本接着積層構造体を形成する本接着積層工程と、上記第１の本接着積層構造体をその面方向と直交する切断線に沿って所定のピッチで切断することにより切断光学部材を形成する第１の本接着積層構造体切断工程と、上記切断光学部材の両切断面に研磨加工し各研磨面に夫々第２の光学膜の成膜することにより第２の積層光学部材を形成する工程と、複数の上記第２の積層光学部材を第２の波長分離膜同士が対面し、且つ各第１の光学膜同士が整合位置関係となるように積層し本接着して第２の本接着積層構造体を形成する第２の本接着積層工程と、上記第２の本接着積層構造体の仮接着状態を解消した後、第２の積層光学部材の第１及び第２の光学膜面と直交する切断面にて所定のピッチで切断することにより個々の光学デバイスに分割する工程と、から成ることを特徴とする。

請求項３の発明は、互いに交差する２つの対角面に沿って夫々波長分離膜を備えた６面体状の光学デバイスの製造方法において、平板状の板状透明材の表裏を鏡面研磨した上で各鏡面に反射防止膜を形成することにより矩形の平板状光学部材を製造する工程と、複数枚の平板状光学部材を各平板状光学部材の端縁を結ぶ平面と平板状光学部材の板面との間の形成角度が４５度の傾斜角度となるように平板状光学部材の面方向位置を順次ずらして階段状に積層し、仮接着剤により仮接着することにより積層体を形成する積層体形成工程と、上記積層体を、上記４５度の傾斜角度に沿った所定ピッチの複数の平行な切断面にて複数の第１の積層分割体に切断する切断工程と、上記各第１の積層分割体の切断面を鏡面加工してから各鏡面に夫々第１の波長分離膜を成膜することにより第１の積層光学部材を形成する工程と、複数の上記第１の積層光学部材の光分離膜面同士が対面し、且つ隣接し合う第１の積層分離体内の仮接着剤面が非平行となるように方向を交互に異ならせて積層して本接着することにより第１の本接着積層構造体を形成する本接着積層工程と、上記第１の本接着積層構造体をその面方向と直交する切断線に沿って所定のピッチで切断することにより切断光学部材を形成する第１の本接着積層構造体切断工程と、上記切断光学部材の両切断面に鏡面加工と、第２の波長分離膜の成膜を順次行うことにより第２の積層光学部材を形成する工程と、複数の上記第２の積層光学部材を第２の波長分離膜同士が対面し、且つ各第１の波長分離膜同士が整合位置関係となるように積層し本接着して第２の本接着積層構造体を形成する第２の本接着積層工程と、上記第２の本接着積層構造体を、各第２の積層光学部材の第１及び第２の波長分離膜面と直交する切断面にて所定のピッチで切断することにより光学デバイス連結体を形成する最終切断工程と、上記光学デバイス連結体内の仮接着状態を解消して個々の光学デバイスに分割する工程と、から成ることを特徴とする。
請求項４の発明は、上記第１及び第２の波長分離膜の内の一方がハーフミラーであることを特徴とする。
請求項５の発明は、上記本接着を行う為の接着剤として、ＵＶ接着剤を用いたことを特徴とする。
請求項６の発明は、上記仮接着剤としてパラフィンを用いたことを特徴とする。
請求項７の発明は、互いに交差する２つの対角面に沿って夫々光学膜を備えた６面体の光学デバイスであって、一方の対角面に沿って形成された光学膜を６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光の透過を阻止する分光特性を備えた波長分離膜とし、他方の光学膜を波長７８０ｎｍの光を透過し波長６５０ｎｍの光の透過を阻止する分光特性を備えた波長分離膜としたことにより、クロスダイクロイックプリズムとして機能することを特徴とする。
請求項８の発明は、互いに交差する２つの対角面に沿って夫々光学膜を備えた６面体の光学デバイスであって、一方の対角面に沿って形成された光学膜を６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光の透過を阻止する分光特性を備えた波長分離膜とし、他方の光学膜を波長７８０ｎｍ及び波長６５０ｎｍの光に対する透過率がいずれもほぼ５０％であるハーフミラー膜としたことにより、クロスハーフプリズムとして機能することを特徴とする。

本発明によれば、所定の成膜を施した複数のガラス平板を、各ガラス平板の端縁が４５度の傾斜角度をもって面方向に位置ずれするように階段状に積層、接着した後で、この積層体を上記４５度の傾斜に沿って複数個に切断分割するという工程を経る光分離プリズム等の光学デバイスの製造工程において、立方体その他の６面体のガラスブロック内に互いに直交（交差）する２つの対角面に沿って形成された膜を備えた光分離プリズム等の光学デバイスの製造方法を提供することができる。特に、新規な製造方法を採用することによって、製品の歩留を高め、超小型の光学デバイスを生産性よく製造することができる。
即ち、本発明によれば、例えば立方体ガラスの２つの直交する対角面に沿って形成した２つの波長分離膜を備え、且つ超小型の光分離プリズムを製造する際に、三角柱状に個別に研削加工されたガラス片同志を結合するという煩雑、且つガラス片に欠損が発生し易い手順を経ることなく、上記構成の光分離プリズムを製造することができる方法を提供することができる。
上記方法によれば、数ｍｍ角の超小型光学デバイスを製造できるので、超小型光学デバイスを使用する各種光学機器に適用することが可能となる。

（１）乃至（１１）は光学デバイスの一例としての光分離プリズムの製造方法を説明する為の工程図。（ａ）〜（ｃ）は本発明方法により製造した光分離プリズムを適用した光学系の一例を示す図。（ａ）〜（ｃ）は本発明方法により製造した光分離プリズムを適用した光学系の他の一例を示す図。（ａ）は従来の光学デバイスとしての光分離プリズムの構成を示す図、（ｂ）はこの光分離プリズムを用いた光ピックアップの構成図。（ａ）は従来の色分解プリズムとして使用されるダイクロイックプリズムの斜視図、（ｂ）はこのダイクロイックプリズムを使用した光学系の構成図、（ｃ）は各光分離膜の分光特性を示す図。（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は従来のダイクロイックプリズムを製造する従来手順を説明する図。

以下、本発明を図面に示した形態例により詳細に説明する。
図１（１）乃至（１１）は光学デバイスの一例としての光分離プリズムの製造方法を説明する為の工程図である。
本発明は、図５（ａ）に示した如く、立方体形状のガラスブロックの互いに直交する２つの対角面に沿って夫々波長分離膜（光学膜）３３、３４を形成した立方体形状の光分離プリズムの製造方法に関するものである。しかもこの製造方法は、複数のガラス平板を積層する等の手順を経て、上記タイプの光分離プリズムを製造する方法に関する。
図１（１）は本発明の製造方法に使用する板ガラスの構成を示す正面図であり、この板ガラス（板状透明材）５１は、均一厚みの矩形状ガラス板である。この板ガラス５１の両面全面（予め鏡面研磨されている）に対して、図１（２）に示すように反射防止膜（ＡＲ）５２を均一膜厚で形成することによりガラス平板（平板状光学部材）５０を形成する。本発明方法では、図１（３）以降の工程において全く同一構成を備えたガラス平板５０を複数枚使用する。
なお、図１（２）の工程は必須ではなく、板状透明剤５１を図１（３）以降の工程にそのまま供してもよい。即ち、図１（３）の工程において、ガラス平板（平板状光学部材）５０の代わりに、板状透明板５１を用いてもよい。
図１（３）は積層体形成工程であり、治具６０を用いて４５度の傾斜角度でガラス平板（平板状光学部材）５０を積層する状態を示している。即ち、治具６０は、水平な板状のベース６０ａと、このベース６０ａから４５度の傾斜角度で上方に傾斜して固定された傾斜側壁６０ｂ等とから成り、ガラス平板５０をベース６０ａ上に順次積層する。この際に、各ガラス平板５０の一端縁を傾斜側壁６０ｂに沿って整列させることにより、各ガラス平板５０が面方向に等距離ずつずれた階段状の積層体６１となる。換言すれば、正面形状が略平行四辺形の積層体となる。各ガラス平板５０の接触面には予めパラフィン等の剥離可能な仮接着剤６２を塗布しておき、各ガラス平板５０同士を仮接着状態にする。このように複数のガラス平板５０を積層することにより、製造歩留を向上することができる。
これを更に換言すれば、図１（３）の工程は、各ガラス平板５０の端縁を結ぶ平面とガラス平板面との間の形成角度が４５度の傾斜角度となるように各ガラス平板の面方向位置を順次ずらして階段状に積層し、接着する積層体形成工程である。
なお、このようにして形成された積層体６１の前後面に補強板を仮接着して上記各仮接着剤面６２の接着強度を補うようにしてもよい。

次に、図１（４）は積層体６１の切断工程を示しており、各ガラス平板５０の積層方向（傾斜角度）、即ち４５度の面に沿って積層体６１を所定の間隔で図示しないワイヤーソー等の切断手段によって切断する。換言すれば、積層体６１の上下面に対して４５度の傾斜角度を有した切断線Ｌ１に沿って切断する。なお、各切断線Ｌ１は、積層体６１を構成する各ガラス平板５０の位置ずれ角度である４５度と平行な線（或は面）であり、各切断ライン間の間隔は最終的に製造しようとする光分離プリズムの寸法、形状に応じて設定する。
上記切断工程（４）において切断せられた個々の第１の積層分割体６５は図１（５）に示すように正面形状が横長の平行四辺形の矩形積層板であり、この第１の積層分割体６５の表裏両面を鏡面研磨してから全面的に、光学膜の一例としての第１の波長分離膜６６（例えば波長６５０ｎｍの成分を反射させる反射膜）をコーティング（成膜）することにより、第１の積層ガラス板（第１の積層光学部材）６７を形成する。
なお、第１の積層ガラス板（第１の積層光学部材）６７は、ガラス平板５０を仮接着剤６２を用いて接合した積層体６１を切断したものであるため、反射防止膜５２、板ガラス板５１、反射防止膜５２、仮接着剤面６２、・・・・の順番で横方向に順次積層された構造を有する。
続いて、図１（６）の第１の本接着積層工程に示すように複数の第１の積層ガラス板６７を積層して接着剤７０（例えば、ＵＶ接着剤）を用いて本接着する。この際、各第１の積層ガラス板６７の方向は同じ方向ではなく、隣接し合う第１の積層ガラス板６７の各仮接着剤面６２の方向が平行にならないように交互に配置する。換言すれば、第１の積層体ガラス板６７を積層した第１の本接着積層構造体７１の側端面に角度９０度の山部７１ａと谷部７１ｂとが交互に連続して形成されるように積層する。
図１（７）の第１の本接着積層構造体切断工程は、第１の本接着積層構造体７１をその上下面（面方向）と直交する切断線Ｌ２に沿って切断する工程であり、各切断線Ｌ２は上下方向に隣接する各第１の積層ガラス板６７内に設けた仮接着剤面６２同士の交差部６２ａを通過する位置に形成される。

図１（８）は第２の積層ガラス板（第２の積層光学部材）形成工程であり、第１の本接着積層構造体７１を各切断線Ｌ２に沿って切断することにより形成される切断ガラス片（切断光学部材）７５の両切断面に夫々鏡面研磨（ラップポリッシュ）を施した後で同じ性質を有した光学膜の他の例としての第２の波長分離膜（例えば波長７８０ｎｍの成分を反射させる反射膜）７６を両面に均一にコーティングすることにより第２の積層ガラス板（第２の積層光学部材）７７を形成する。
なお、第２の積層ガラス板７７は、第１の積層ガラス板６７を接着剤７０を用いて接合した第１の本接着積層構造体７１を切断したものであるため、第１の波長分離膜（第１の光学膜）６６、直角三角柱ガラス７８、仮接着剤面６２、直角三角柱ガラス７８、第１の波長分離膜６６、本接着剤７０、・・・・・の順番で横方向に順次積層された構造を有する。
図１（９）は第２の本接着積層工程であり、この工程では、図１（８）に示した第２の積層ガラス板７７を複数枚整合状態で積層し、本接着剤８０にて各第２の波長分離膜（第２の光学膜）７６面同士を接合一体化（本接着）する。この結果、第２の本接着積層構造体８１が形成される。この第２の本接着積層構造体８１は、左右両側面全体に第１の波長分離膜６６を有し、その内部にも所定のピッチで垂直方向へ延びる第１の波長分離膜６６が埋設された状態となっている。また、この第２の本接着積層構造体８１の上下両面全体には第２の波長分離膜７６を有し、その内部にも水平方向へ延びる第２の波長分離膜７６及び本接着剤８０が所定のピッチで平行に埋設されている。
なお、図１（９）において、４つの近接する仮接着剤面６２が正方形を形成しており、この正方形内に位置する４個の直角三角形柱７８は完成品としての立方体形状の光分離プリズム９０を図面奥行き方向へ複数連結した連結体を構成している。

図１（１０）は、第２の本接着積層構造体８１を各直角三角形柱７８の長手方向に沿って所定のピッチで切断する第２の本接着積層構造体切断工程（最終切断工程）であり、切断線（切断面）Ｌ３に沿って所定のピッチで平行に切断することにより、多数の光分離プリズム９０（図５の例では光分離プリズム３１）を含んだ矩形板状の光分離プリズム連結体（光学デバイス連結体）８５が構築される。光分離プリズム板状連結体８５は、多数の光分離プリズム（光学デバイス）９０を仮接着剤６２により接続したものである。なお、切断線（線）Ｌ３は、波長分離膜６６、７６と直交する線（面）である。
図１（１１）は光分離プリズム連結体（光学デバイス連結体）８５を例えば図示しないホットプレート上に載置して加熱することによって仮接着剤６２を構成するパラフィンを溶解させて、個々の光分離プリズム９０に分離する分離工程である。即ち、光分離プリズム連結体８５に含まれるパラフィン等の仮接着剤６２を溶解することにより本接着剤７０、８０により接合されている４個ずつの直角三角形柱７８から成る光分離プリズム９０を得ることができる。
光分離プリズム９０は、図５（ａ）に示した光分離プリズム３１とその形状、構造は類似しているが、７０ｍｍ角を大幅に下回る超小型である点と、各光分離膜が６６、７６が色分解を目的としていない点が異なっている。なお、上記製造方法によれば、色分解を目的とした２面の光分離膜を備えた超小型光分離プリズムの製造も可能であることは言うまでもない。
なお、第１及び第２の波長分離膜６６、７６は、高屈折材料と低屈折材料、例えばＴｉＯ₂とＳｉＯ₂の各薄膜を交互に複数層積層することにより形成される膜であり、所定の波長成分だけを反射するように構成される。また、必要に応じて本接着面にマッチング膜を介在させることにより、複数のガラス平板等を接着剤を用いて接着する際に、接着剤の存在に起因してガラス平板を透過する光の屈折率が変動することを防止する処理も行われる。
なお、本接着には例えばＵＶ硬化型接着剤を用い、積層前の各ガラス平板等の接合面間にＵＶ硬化型接着剤を塗布しておき、積層体を加圧して該接着剤を均一に展開させた状態で図示しない紫外線光源から紫外線を積層体に照射し、接着剤を硬化させて積層体を貼り合わせ、本接着する。

このように本発明によれば、平板状のガラスを複数枚使用して光分離プリズムを製造する際に、個片に分割された光分離プリズムに対して鏡面加工を行う必要がなくなるため、生産性が高く、実用性の高い光分離プリズムの製造方法を提供することができる。
なお、図１（９）に示した第２の本接着積層構造体８１に対して仮接着剤６２の除去を施して、端面形状が正方形の長尺筒状体を複数分離してから、個々の光分離プリズム９０（３１）に切断するように工程を入れ換えてもよい。
なお、上記形態例では光学デバイスの製造方法の一例として光分離プリズムの製造方法を例示したが、本発明は上記以外の光学デバイスであって類似の構成を備えたものに対しても適用することができる。従って、互いに直交する対角面に沿って形成する膜の種類、性質等を種々選定することにより、異なった光学機能を有した光学デバイスを構築することができる。勿論、この場合の光学デバイスの外形は、立方体状に限らず、直方体、その他の６面体であってもよい。立方体以外の６面体状の光学デバイスにあっては、対角面が直交しないので、所定の角度にて交差する２つの光分離膜を有することとなるが、このような構成を備えた光学デバイスであっても上記した製造方法に基づいて製造が可能である。
また、本発明の製造方法によれば、一辺が７０ｍｍを大幅に下回る超小型の光分離プリズム９０を歩留良く大量生産することができるので、ディスク状記録媒体の記録再生装置の光学系に適用することができる。
上記のごとき製造方法により製造した光分離プリズム９０（３１）は、数ｍｍ角の超小型光学デバイスであるため、従来不可能であった小型光学システムに適用することが可能となる。
即ち、図２（ａ）は本発明の製造方法により製造される超小型の光分離プリズム９０をＣＤやＤＶＤ等のディスク状記録媒体を記録再生する装置の光学系にクロスダイクロイックプリズムとして利用した例を示す図であり、（ｂ）はクロスダイクロイックプリズムを構成する各波長分離膜の作用を説明する図であり、（ｃ）は分光特性を説明する図である。なお、図４（ｂ）を比較例として併せて参照し、同一部品には同一符号を付して説明する。

図２（ａ）に示した光学系の構成が図４（ｂ）に示した構成と異なる点は、本発明の光分離プリズム（クロスダイクロイックプリズム）９０を使用したことによって、ホログラム付ＬＤ１２（波長７８０ｎｍの光出力用）を光分離プリズム９０を挟んだディスク状記録媒体２２の反対側位置ではなく、光分離プリズム９０を挟んだＬＤ１１（波長６５０ｎｍの光出力用）の反対側位置に配置することが可能となった点にある。つまり、互いに直交し合う２つの対角面に沿って波長分離膜６６、７６を備えている為に、ＬＤ１１からの波長６５０ｎｍの光を一方の波長分離膜６６により直交する方向へ反射する一方で、ＬＤ１２からの波長７８０ｎｍの光を他方の波長分離膜７６により同じ直交方向へ反射することが可能となったため、図２（ａ）に示した如きＬＤ１１、ＬＤ１２の配列が可能となったものである。このため、光分離プリズム９０を挟んだディスク状記録媒体２２と反対側の位置にＬＤ１２が位置しないこととなり、該反対側への光学系の寸法を短縮して記録再生装置の形状をコンパクト化することが可能となる。
即ち、この光分離プリズム９０は、互いに交差する２つの対角面に沿って夫々光学膜６６、７６を備えた６面体の光学デバイスであって、一方の対角面に沿って形成された光学膜６６を６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光の透過を阻止する分光特性を備えた波長分離膜とし、他方の光学膜７６を波長７８０ｎｍの光を透過し波長６５０ｎｍの光の透過を阻止する分光特性を備えた波長分離膜としたことにより、クロスダイクロイックプリズムとして機能するように構成したものである。
図２（ｂ）に示すようにＬＤ１１からの出射光は、光分離膜６６にて反射してディスク状記録媒体２２に向かいディスク状記録媒体２２にて反射した光は再び光分離膜６６にて反射して図２（ａ）に示したフォトダイオード１７により受光される。一方、ＬＤ１２からの出射光は光分離膜７６にて反射してディスク状記録媒体２２に向かいディスク状記録媒体２２にて反射した光は再び光分離膜７６にて反射してＬＤ１２に装備されたホログラムによって回折されてフォトダイオードに受光される。
各波長分離膜６６、７６の分光特性は図２（ｃ）に示す如くである。

次に、図３（ａ）は本発明の製造方法により製造される超小型の光分離プリズム９０をＣＤやＤＶＤ等のディスク状記録媒体の記録再生装置の光学系にクロスハーフプリズムとして利用した他の例を示す図であり、（ｂ）はクロスハーフプリズムを構成する各波長分離膜の作用を説明する図であり、（ｃ）は分光特性を説明する図である。なお、図４（ｂ）を比較例として併せて参照し、同一部品には同一符号を付して説明する。
図３（ａ）に示した光学系の構造が図２に示した構成と異なる点は、図４（ｂ）及び図２において必要とされていたＮＰＢＳ１６が不要となった点である。即ち、図３の例では、光分離プリズム９０をクロスハーフプリズムとして構成したので、一方のＬＤからの出射光、例えばＬＤ１１から出射されディスク状記録媒体２２にて反射して戻って来た波長６５０ｎｍの光の一部がハーフミラーとしての波長分離膜６６を透過して反対側に位置するＰＤ１７によって受光されるように構成できる。
即ち、この光分離プリズム９０は、互いに交差する２つの対角面に沿って夫々
光学膜を備えた６面体の光学デバイスであって、一方の対角面に沿って形成された光学膜６６を６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光の透過を阻止する分光特性を備えた波長分離膜とし、他方の光学膜７６を波長７８０ｎｍ及び波長６５０ｎｍの光に対する透過率がいずれもほぼ５０％であるハーフミラー膜としたことにより、クロスハーフプリズムとして機能するようにしたものである。
この場合は、ＮＰＢＳ１６を省略できるので、部品数の削減によるコストダウンと、横方向への小型化が更に可能となる。
図３（ｂ）に示すようにＬＤ１１からの出射光は、光分離膜６６にて反射してディスク状記録媒体２２に向かいディスク状記録媒体２２にて反射した光はハーフミラーである光分離膜６６を透過して図３（ａ）に示したフォトダイオード１７に入射する。一方、ＬＤ１２からの出射光は光分離膜７６にて反射してディスク状記録媒体２２に向かいディスク状記録媒体２２にて反射した光は再び光分離膜７６にて反射してＬＤ１２に装備されたホログラムによって回折されてフォトダイオードに受光される。
なお、上記実施形態では、立方体、或は一端面（図１（１１）の正面）の形状が正方形である直方体等の６面体から成るプリズムを示したが、これは一例であり、一端面が長方形の６面体であってもよい。従って、波長分離膜が直交しない場合も含むものである。

１光分離プリズム、２、３ガラスプリズム、４波長分離膜、１１、１２レーザダイオード（ＬＤ）、１５グレーティング、１６ＮＰＢＳ、１７フォトダイオード、１８ λ／４板、１９ミラー、２０開口フィルタ、２１対物レンズ、２２ディスク状記録媒体、３１ダイクロイックプリズム、３２立方体ガラス、３３光分離膜、３４光分離膜、３５、３６、３７ＣＣＤ、４０三角柱ガラス、３３ａ、３４ａ光分離膜、５０ガラス平板（平板状光学部材）、５１板ガラス（板状透明材）、５２反射防止膜（ＡＲ）、６０治具、６０ａベース，６０ｂ傾斜側壁、６１積層体、６２各仮接着剤（面）、６１第１の積層分割体、６６第１の波長分離膜、６７第１の積層ガラス板（第１の積層光学部材）、７０接着剤、７１第１の本接着積層構造体、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３切断線（面）、７５切断ガラス片（切断光学部材）、７６第２の波長分離膜、７７第２の積層ガラス板（第２の積層光学部材）、７８直角三角柱ガラス、８０本接着剤、８１第２の本接着積層構造体、９０光分離プリズム

Claims

互いに交差する２つの対角面に沿って夫々光学膜を備えた６面体状の光学デバイスの製造方法において、
複数枚の板状透明材を各板状透明材の端縁を結ぶ平面と板状透明材の板面との間の形成角度が４５度の傾斜角度となるように板状透明材の面方向位置を順次ずらして階段状に積層し、仮接着剤により仮接着することにより積層体を形成する積層体形成工程と、
上記積層体を、上記４５度の傾斜角度に沿った所定ピッチの複数の平行な切断面にて複数の第１の積層分割体に切断する切断工程と、
上記第１の積層分割体の切断面を研磨加工し各研磨面に夫々第１の光学膜を成膜することにより第１の積層光学部材を形成する工程と、
複数の上記第１の積層光学部材の光分離膜面同士が対面し、且つ隣接し合う第１の積層分離体内の仮接着剤面が非平行となるように方向を交互に異ならせて積層して本接着することにより第１の本接着積層構造体を形成する本接着積層工程と、
上記第１の本接着積層構造体をその面方向と直交する切断線に沿って所定のピッチで切断することにより切断光学部材を形成する第１の本接着積層構造体切断工程と、
上記切断光学部材の両切断面に研磨加工し各研磨面に夫々第２の光学膜の成膜することにより第２の積層光学部材を形成する工程と、
複数の上記第２の積層光学部材を第２の波長分離膜同士が対面し、且つ各第１の光学膜同士が整合位置関係となるように積層し本接着して第２の本接着積層構造体を形成する第２の本接着積層工程と、
上記第２の本接着積層構造体を、各第２の積層光学部材の第１及び第２の光学膜面と直交する切断面にて所定のピッチで切断することにより光学デバイス連結体を形成する最終切断工程と、
上記光学デバイス連結体内の仮接着状態を解消して個々の光学デバイスに分割する工程と、から成ることを特徴とする光学デバイスの製造方法。
互いに交差する２つの対角面に沿って夫々光学膜を備えた６面体状の光学デバイスの製造方法において、
複数枚の板状透明材を各板状透明材の端縁を結ぶ平面と板状透明材の板面との間の形成角度が４５度の傾斜角度となるように板状透明材の面方向位置を順次ずらして階段状に積層し、仮接着剤により仮接着することにより積層体を形成する積層体形成工程と、
上記積層体を、上記４５度の傾斜角度に沿った所定ピッチの複数の平行な切断面にて複数の第１の積層分割体に切断する切断工程と、
上記第１の積層分割体の切断面を研磨加工し各研磨面に夫々第１の光学膜を成膜することにより第１の積層光学部材を形成する工程と、
複数の上記第１の積層光学部材の光分離膜面同士が対面し、且つ隣接し合う第１の積層分離体内の仮接着剤面が非平行となるように方向を交互に異ならせて積層して本接着することにより第１の本接着積層構造体を形成する本接着積層工程と、
上記第１の本接着積層構造体をその面方向と直交する切断線に沿って所定のピッチで切断することにより切断光学部材を形成する第１の本接着積層構造体切断工程と、
上記切断光学部材の両切断面に研磨加工し各研磨面に夫々第２の光学膜の成膜することにより第２の積層光学部材を形成する工程と、
複数の上記第２の積層光学部材を第２の波長分離膜同士が対面し、且つ各第１の光学膜同士が整合位置関係となるように積層し本接着して第２の本接着積層構造体を形成する第２の本接着積層工程と、
上記第２の本接着積層構造体の仮接着状態を解消した後、第２の積層光学部材の第１及び第２の光学膜面と直交する切断面にて所定のピッチで切断することにより個々の光学デバイスに分割する工程と、から成ることを特徴とする光学デバイスの製造方法。
互いに交差する２つの対角面に沿って夫々波長分離膜を備えた６面体状の光学デバイスの製造方法において、
平板状の板状透明材の表裏を鏡面研磨した上で各鏡面に反射防止膜を形成することにより矩形の平板状光学部材を製造する工程と、
複数枚の平板状光学部材を各平板状光学部材の端縁を結ぶ平面と平板状光学部材の板面との間の形成角度が４５度の傾斜角度となるように平板状光学部材の面方向位置を順次ずらして階段状に積層し、仮接着剤により仮接着することにより積層体を形成する積層体形成工程と、
上記積層体を、上記４５度の傾斜角度に沿った所定ピッチの複数の平行な切断面にて複数の第１の積層分割体に切断する切断工程と、
上記各第１の積層分割体の切断面を鏡面加工してから各鏡面に夫々第１の波長分離膜を成膜することにより第１の積層光学部材を形成する工程と、
複数の上記第１の積層光学部材の光分離膜面同士が対面し、且つ隣接し合う第１の積層分離体内の仮接着剤面が非平行となるように方向を交互に異ならせて積層して本接着することにより第１の本接着積層構造体を形成する本接着積層工程と、
上記第１の本接着積層構造体をその面方向と直交する切断線に沿って所定のピッチで切断することにより切断光学部材を形成する第１の本接着積層構造体切断工程と、
上記切断光学部材の両切断面に鏡面加工と、第２の波長分離膜の成膜を順次行うことにより第２の積層光学部材を形成する工程と、
複数の上記第２の積層光学部材を第２の波長分離膜同士が対面し、且つ各第１の波長分離膜同士が整合位置関係となるように積層し本接着して第２の本接着積層構造体を形成する第２の本接着積層工程と、
上記第２の本接着積層構造体を、各第２の積層光学部材の第１及び第２の波長分離膜面と直交する切断面にて所定のピッチで切断することにより光学デバイス連結体を形成する最終切断工程と、
上記光学デバイス連結体内の仮接着状態を解消して個々の光学デバイスに分割する工程と、から成ることを特徴とする光学デバイスの製造方法。
上記第１及び第２の波長分離膜の内の一方がハーフミラーであることを特徴とする請求項３記載の光学デバイスの製造方法。
上記本接着を行う為の接着剤として、ＵＶ接着剤を用いたことを特徴とする請求項１乃至４記載の光学デバイスの製造方法。
上記仮接着剤としてパラフィンを用いたことを特徴とする請求項１乃至５記載の光学デバイスの製造方法。
互いに交差する２つの対角面に沿って夫々光学膜を備えた６面体の光学デバイスであって、
一方の対角面に沿って形成された光学膜を６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光の透過を阻止する分光特性を備えた波長分離膜とし、他方の光学膜を波長７８０ｎｍの光を透過し波長６５０ｎｍの光の透過を阻止する分光特性を備えた波長分離膜としたことにより、クロスダイクロイックプリズムとして機能することを特徴とする光学デバイス。
互いに交差する２つの対角面に沿って夫々光学膜を備えた６面体の光学デバイスであって、
一方の対角面に沿って形成された光学膜を６５０ｎｍの光を透過し、波長７８０ｎｍの光の透過を阻止する分光特性を備えた波長分離膜とし、他方の光学膜を波長７８０ｎｍ及び波長６５０ｎｍの光に対する透過率がいずれもほぼ５０％であるハーフミラー膜としたことにより、クロスハーフプリズムとして機能することを特徴とする光学デバイス。