JP4577450B2 - 光学デバイス及び光ピックアップ - Google Patents
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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。
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。
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。
請求項2の発明は、前記第一の波長が650nmであり、前記第二の波長が780nmであることを特徴とする。
請求項3の発明は、前記第一の波長の光を出射する前記第一の発光素子と、前記第二の波長の光を出射する前記第二の発光素子と、前記第一の発光素子及び前記第二の発光素子から出射した光を光記録媒体に集光するための集光レンズと、前記光記録媒体から反射した前記第一の波長の光を検出するための前記第一の受光素子と、前記光記録媒体から反射した前記第二の波長の光を検出するための前記第二の受光素子と、を備えた光ピックアップであって、前記第一の発光素子及び前記第二の発光素子から前記集光レンズに至る光路中に請求項1又は2に記載の光学デバイスを配置し、前記光学デバイスは、前記光記録媒体から反射した前記第一の波長の光及び前記第二の波長の光が前記光学デバイスの前記第三の面に入射し、前記第一の波長の光が前記ハーフミラー膜で透過して前記光学デバイスから出射する第四の面を有することを特徴とする。
請求項4の発明は、前記第二の受光素子は、前記第二の発光素子に備えられ、前記光学デバイスの第二の面の方向に配置されていることを特徴とする。
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。
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。
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(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。
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。
Claims (4)
- 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第一の波長の光を透過し、第二の波長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、他方の光学膜を前記第一の波長及び前記第二の波長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し、
前記光学デバイスは、第一の発光素子から出射した前記第一の波長の光が入射する第一の面と、
第二の発光素子から出射した前記第二の波長の光が入射する第二の面と、
前記ハーフミラー膜で反射した前記第一の波長の光と前記波長分離膜で反射した前記第二の波長の光が同一の光学軸方向にして出射される第三の面とを有し、
前記第一の面と前記第二の面とが対向していることを特徴とする光学デバイス。 - 前記第一の波長が650nmであり、前記第二の波長が780nmであることを特徴とする請求項1に記載の光学デバイス。
- 前記第一の波長の光を出射する前記第一の発光素子と、
前記第二の波長の光を出射する前記第二の発光素子と、
前記第一の発光素子及び前記第二の発光素子から出射した光を光記録媒体に集光するための集光レンズと、
前記光記録媒体から反射した前記第一の波長の光を検出するための前記第一の受光素子と、
前記光記録媒体から反射した前記第二の波長の光を検出するための前記第二の受光素子と、を備えた光ピックアップであって、
前記第一の発光素子及び前記第二の発光素子から前記集光レンズに至る光路中に請求項1又は2に記載の光学デバイスを配置し、
前記光学デバイスは、前記光記録媒体から反射した前記第一の波長の光及び前記第二の波長の光が前記光学デバイスの前記第三の面に入射し、前記第一の波長の光が前記ハーフミラー膜で透過して前記光学デバイスから出射する第四の面を有することを特徴とする光ピックアップ。 - 前記第二の受光素子は、前記第二の発光素子に備えられ、前記光学デバイスの第二の面の方向に配置されていることを特徴とする請求項3に記載の光ピックアップ。
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