JPS63223702A

JPS63223702A - 光学部品

Info

Publication number: JPS63223702A
Application number: JP5939287A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Tomita; 孝明富田; Shinji Uchida; 真司内田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-03-13
Filing date: 1987-03-13
Publication date: 1988-09-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、偏光ビームスプリッタ−、ビームスプリッタ
−等、複数ケの基板を接合して成る光学部品の接着工程
による特性劣化を改善するものである。

従来の技術最近の情報化社会の発展は著しく、それに伴ない大容量
の記録媒体並びに記録再生方式の必要性が高まっており
、一部民にレーザーディスク、文書ファイル装置等が実
用化されて■る。従来この種の光学ヘッドの光学系は、
例えば第４図のような構成である０すなわち、光源であ
る半導体レーザ１から出たＰ偏光の光束２は、コリメー
タレンズ３によって平行光４となり偏光ビームスプリッ
タ−６、全反射ミラー６、樋波長板７、絞りレンイ８を
通って光ディスクのトラック９上に光束１０のように集
束される。トラックｅからの反射光束は再び絞りレンズ
８、全反射ミラー７を経てＳ偏光となり偏光ビームスグ
リツタ−６で反射する。

この反射光１１を利用してフォーカシングエラー信号検
出、トラッキングエラー信号検出およびＲＦ信号検出を
行なう構成である。前記のような光学ヘッドに用いる偏
光ビームスプリッタ−５ハ、Ｐ偏光とＳ偏光とを高効率
で分離することと同時に高伝達率が要求される。このよ
うな偏光ビームスプリッタ−５は、第６図に示すように
、所定形状に加工されたプリズム１２．１３の、一方の
プリズム１２のある面１４に、高屈折率の誘電体物質と
低屈折率の誘電体物質とが真空蒸着等により交互に積層
された光学多層膜１６が形成されている。

その後、プリズム１２とプリズム１３とを接着剤１ｅで
接合して、所望の特性を得るものである。

前記の光学多層膜１５は、高屈折率の誘電体物質として
ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＳ　、　ＺｎＴｉＯ４、Ｔａ
２０５゜ＣｅＯ２、Ｔｈ０２、低屈折物質の誘電体物質
としては、ＭｇＦ２　、５ｉ０２　、　ＴｈＦ４．　Ｎ
ａ５ム７１１Ｆ６等の中より用途により、種々選出する
が物理的、化学的に安定であるＴｉＯ２とＳｉＯ２の組
合せが一般的である。

第６図に従来の偏光ビームスプリッタ−６の構成図を示
す。プリズム１２．１３は屈折率が約１．６１であシ、
光学多層膜１６部は、高屈折率物質ＨとしてＴｉＯ２、
低屈折率物質りとして５１０２を用い、プリズム１２か
ら数えて奇数層がＴｉＯ２゜偶数層が５ｉｎ２であり、
第１層、第３層、第１７層、第１９層の光学的膜厚が０
．７７λｏ／４（λ０は設計基準波長）で前記以外の各
層の光学的膜厚はλｏ／４　の１９層交互多層膜である
。

前記の接着剤１６は熱硬化型、紫外線硬化型等が種々開
発されているが、それぞれに長所、欠点を持っている。

熱硬化型接着剤を用いた場合の作業手順について、第７
図を用いて説明する。光学多層膜１６が形成されたプリ
ズム１２を接着治具２０のホルダ一部２１上にセットし
、光学多層膜１６上に熱硬化型接着剤１６１Ｌを塗布し
、その上にプリズム１３をのせ、プリズム１２とプリズ
ム１３とを所定形状に成るよう位置合せを行なうと同時
にバネ２２で加圧する。その後、前記状態のまま、オー
プン等で加熱する。加熱温度、加熱時間は、接着剤の種
類などによって適宜選択することは勿論である。

発明者らが試みた接着剤では、８０℃に２時間程度放置
することで３ｏｋｇ／ｄ以上の引張剪断力が得られた。

その後、冷却し、接着治具から取外して、偏光ビームス
プリッタ−６が得られる。

次に紫外線硬化型接着剤を用いる場合の作用手順につい
て説明する。前記の熱硬化型を用いる場合と同様に、プ
リズム１２を接着治具２０のホルダ一部２１上にセット
し、光学多層膜１６上に紫外線硬化型接着剤１６ｂを塗
布し、その上にプリズム１３をのせ、プリズム１２と１
３とを所定形状に成るように位置合せを行なうと同時に
バネ２２で加圧する。その後、発明者らが試みた接着剤
の場合、０．１！ＩＩＷ／（？ｌ１１の紫外線強度で約
１０秒程度、紫外線を接合部に照射してプリズム１２と
プリズム１３との仮固定を行なう。（仮固定とは、プリ
ズム１２．１３を引張っても動かなくなる程度）その後
、接着治具２０によりプリズム１２と１３とが接合して
成る偏光ビームスプリッタ−５を取出す。この時点で、
プリズム１２とプリズム１３との位置ズレ、および接着
剤層部の気泡が発生状態をチェックする０位置ズレおよ
び気泡が発生した場合は、ジメチルホルムアミド等の溶
液中に入れ、８０℃に加熱すると約１０分根度でプリズ
ム１２とプリズム１３とに分割できる。位置ズレ、気泡
等がなく良好の場合は、接合面に１ｍｗ／ｄの紫外線で
約１０分根度で３ｏｋｇ／ｄ以上の引張剪断強度を有す
る接合ができ、偏光ビームスプリッタ−６が完成する。

発明が解決しようとする問題点前記のように、熱硬化型接着剤を用いた方法では、（１）プリズム１３．１４間に塗布した熱硬化型接着剤
が加圧、加熱されることにより、接着剤の粘度が低くな
りプリズム１３と接着治具２０との間に流込み、プリズ
ム１３と接着治具２０とが接着されて、取外しが困難で
あるばかりか、プリズム１３が破損することもある。

（２）治具でプリズム１２．１３とを位置合せした状態
で加熱するため、治具に熱応力、熱膨張が発生し、プリ
ズム１２．１３の位置ズレを起し易い。

（３）接着時に気泡等が発生すると再生が困難である。

（４）接着剤の種類によシ多少異なるが、一般的に紫外
線硬化型に比べ硬化時間を長く必要とする。

上記の熱硬化型に比艮紫外線硬化型を用いた方法では、（１）仮固定の状態で接着治具２ｏから偏光ビームスプ
リッタ−６を取出すため、取外しが容易でありプリズム
１２．１３の破損が少ない。

（２）接着治具を加熱する必要がない為、プリズム１２
．１３の位置ズレの発生が起りにくい。仮固定の状態で
位置ズレ、気泡の発生等を検査可能であり、仮に位置ズ
レ、気泡が発生しても容易に再生することができる。

（３）接着治具２ｏは、仮固定までしか使わないため、
治具の回転効率が高い。

以上のように、紫外線硬化型接着剤を用いた場合、熱硬
化型接着剤を用いる場合に比べ、作業性。

作業効率の面で多くの長所を持っている。

しかし、紫外線硬化型接着剤を用いて紫外線を照射して
接合させると以下のような欠点があった。

第８図に従来の偏光ビームスプリッタ−６の分光透過率
特性を示す。横軸は波長（単位：ｎｍ）であり、縦軸は
透過率（単位：チ）である。

３１はシュミレーションによるＰ偏光の分光透過率特性
を示し、３２はシュミレーションによるＳ偏光の分光透
過率特性を示す。入射角は４５−設計基準波長λ０は８
８５１ｍである。３３は前記偏光ビームスプリッタ−５
を紫外線硬化型接着剤を用いて、１ｍｗ／ｄの紫外線を
１０分間照射して接合した後の、Ｐ偏光の分光透過率特
性を示し、３４は接合後のＳ偏光の分光透過率特性を示
す０上記のように、使用波長８００ｎｕにおいて、Ｐ偏光の
透過率は、接合後８５％と大幅な透過率劣化が発生した
。光学多層膜の製造時の透過率劣化でない事は、仮固定
時（ｏ、１ｍｗ／ｄの紫外線で約１０秒程度照射）でシ
ュミレーション特性と同等である事を確認している。

また、接合後８００ｎｌｌにおけるＰ偏光の反射率を測
定したが、反射率は１％以下であり、接着剤層が光の干
渉効果に関るものではない。８００ｎｍでのＳ偏光反射
率も９０％であった。

そこで、膜構成の異なるフィルターについて行なった。

２レーザ光ヘツドの構成部品の１つである、λ１のＳ偏
光の光は反射し、Ｐ偏光の光は透過すると同時に、λ２
のＰ偏光およびＳ偏光の光を透過させる機能を有する偏
光ビームスプリッタ−兼２波長分離フィルターの検討結
果を第７図に示す。プリズムの屈折率が１．５１であり
、光学多層膜部は、高屈折率物質ＨがＴｉＯ２、低屈折
率物質すが８１０２から成る２９層の交互多層膜であり
、奇数層がＴｉＯ２、偶数層が８１０２である。第１層
。

第２９層は０．５４λｏ／４（λ０は設計基準波長）で
第３層、第２７層は０．８２λｏ／４．第６層、第２５
層は１．０８λｏ／４．第７層、第２３層は０．８９λ
ｏ／４．第９層、第２１層は１．０３λｏ／４で前記以
外の各層λｇ／４である。入射角は６６°、設計基準波
長λ０は８４０１ｍ１である。

第９図において、４１はシュミレーションによるＰ偏光
の分光透過率特性を示し、４２はシュミレーションによ
るＳ偏光の分光透過率特性を示す。

４３は前記、偏光ビームスプリッタ−兼２波長分離フィ
ルターを紫外線硬化型接着剤を用いて、１ｍｗ／ｄの紫
外線を１０分間照射して接合した後のＰ偏光の分光透過
率特性を示し、４４は接合後のＳ偏光の分光透過率特性
を示す。

Ｐ偏光のλ１　＝＝７　ｓ　Ｏｎ　ＩＩ　＋λ２＝ａｓ
ｏｎｍにおける接合後の透過率は８５％程度に、また、
Ｓ偏光のλ２＝ａａｏｎｍにおける接合後の透過率は７
５％程度まで劣化している。

光学ヘッドの光学系は、半導体レンズ、コリメータレン
ズ、純波長板、偏光ビームスプリッタ−１偏光ビームス
プリッタ−兼２波長分離フィルター等の光学部品が、保
持基板上に配設される。この際、偏光ビームスプリッタ
−１偏光ビームスプリッタ−兼２波長分離フィルターと
保持基板とは接着により固定されるのが一般的である。

この接着作業においても、前記で接着剤１６と同様に、
紫外線硬化型接着剤を使用する効果は大である。

しかし、熱硬化型接着剤を用いてプリズム１２と１３を
接着した偏光ビームスプリッタ−や偏光ヒームスフリッ
ター兼２波長分離フィルターヲ前記保持基板上に紫外線
硬化型接着剤を用いて紫外線を照射した場合でも、透過
率特性の劣化が発生した。

以上のように、光学多層膜にＴｉＯ２を用いた光学部品
に紫外線を照射すると透過率特性が劣化する欠点があり
、光学ヘッド等のように伝達効率が機器性能に影響を与
える光学部品の接着には不向きであった。

問題点を解決するための手段上記問題点を解決する本発明の技術的な手段は、光学多
層膜上の接着剤との界百部にＡｌ２Ｏｓから成る保護膜
を形成することである〇作用　　　　一本発明は、上記の保護膜を形成する事により、光学多層
膜の形成されたプリズムと、他のプリズムとを紫外線硬
化型接着剤を用いて接着しても、透過率特性劣化の少な
い光学部品が得られる。

実施例光学多層膜の構成物質を考慮することによシ、紫外線照
射による特性劣化は防止できるが、ＴｉＯ２は高屈折率
、化学的物理的に安定である等の理由により、発明者ら
は光学多層膜の高屈折率物質層としてＴｉＯ２を用いた
光学部品を、紫外線を照射しても膜特性劣化を防止する
検討を行なった。その結果、光学多層膜の上部にム１ｒ
２０ｓから成る保護膜を形成する事で、紫外線を照射し
ても膜特性劣化が減少できることを見出した。

第１図に本発明の偏光ビームスプリッタ−の構成図を示
す。従来の偏光ビームスプリッタ−５と同様に、屈折率
１．６１から成るプリズム１２上に、高屈折率物質Ｈと
してＴｉＯ２、低屈折率物質りとして５１０２を用い、
プリズム１２から数えて奇数層をＴｉＯ２、偶数層を８
１０２とし１９層積層する。

第１層、第３層、第１７層、第１９層の光学的膜厚はｏ
、７７λａ　／４で前記以外の各層の光学的膜厚はλｏ
／４である。光学多層膜１６の上部には、ムｅ２０３の
物質から成る保護膜６ｏが光学的膜厚λ、／４が形成さ
れ、紫外線硬化型接着剤１６−ａを介して、プリズム１
２と１３とが接合されている。

第３図に本発明の偏光ビームスプリッタ−のシュミレー
ションによる分光透過率特性と紫外線硬化型接着剤を用
いて接着した後の分光透過率特性を示す。入射角は４６
°であり、設計基準波長λ０は８８５ｎｌｌである。

第３図において、６１はシュミレーションによるＰ偏光
の分光透過率特性を示し、６２はシュミレーションによ
るＳ偏光の分光透過率特性を示す。

本発明では光学多層膜の上部にＡｌ２Ｏｓを形成してい
るが、従来の偏光ビームスプリッタ−の分光透過率特性
に比べても、はとんど大差なく実現できている。

６３は本発明の偏光ビームスプリッタ−を紫外線硬化型
接着剤を用いて１　ｍｗ／ｄの紫外線で１０分間照射し
て接合した後のＰ偏光の分光透過率特性を示し、５４は
接合後のＳ偏光の分光透過率特性を示す。波長８００ｎ
ｍにおいて、Ｐ偏光の透他率は、接合後においても９９
チ以上を確保しており、紫外線照射による特性劣化は大
幅に減少している。

また、ｓｏｏｎｍにおけるＳ偏光の反射率を測定した結
果、９９チ以上を確保していた。以上のように光学多層
膜の上部に五１２０ｓから成る保護層５０を設けた効果
は大である。

次に、膜構成の異なるフィルターについても、前記の効
果を確認した。２レーザ光ヘツドの構成部品の１つであ
シ、λ１のＳ偏光の光は反射しＰ偏光の光は透過すると
同時に、λ２のＰ偏光およびＳ偏光の光を透過させる機
能を有する偏光ビームスプリッタ−兼２波長分離フィル
ターの検討結果を第２図に示す。プリズムの屈折率は１
．６１であり、光学多層膜部は従来例と同様に、高屈折
率物質ＨがＴｉＯ２、低屈折率物質りが５ｉ０２から成
る２９層の交互多層膜であり、奇数層がＴｉＯ２、偶数
層が５ｉ０２である。光学的膜厚は第１層、第３層、第
５層、第７層、第９層、第２１層、第２３層、第２５層
、第２７層、第２９層はλｏ／４からずらしてあり、そ
の他の各層はλａ　／４である。光学多層膜の上部には
、五１２０５の物質から成る保護層が形成され、紫外線
硬化型接着剤１６−ＩＬを介して、プリズム１２と１３
とが接合されている。

入射角は６６°、設計基準波長λ０は８８５ｎｌｌであ
る。第２図において、６１はシーミレージョンによるＰ
偏光の分光透過率特性を示し、６２はシュミレーション
によるＳ偏光の分光透過率特性を示す。

６３は接合後のＰ偏光の分光透過率特性を示し６４は接
合後のＳ偏光の分光透過率特性を示す。

Ｐ偏光のλ１＝７５０ｎｍ、λ２＝：ｓｓｏｎｍにおけ
る接合後の透過率は９９チ以上を確保しており、Ｓ偏光
のλ２＝ａｓｏｎｍにおける接合後の透過率も９８チ以
上を確保でき、紫外線照射による特性劣化は大幅に減少
している。

詳細な説明の中で、光学多層膜の膜構成を、プリズムか
ら奇数層をＴｌＯ２、偶数層を８１０２の膜構成につい
てのみ説明してきたが、奇数層が５ｉｎ２゜偶数層がＴ
ｌＯ２で、最終層が８１０２から成る光学多層膜上に五
１２０ｓから成る保護層を設けても同様の効果がある事
はもちろんである。

発明の効果以上、述べてきたように、高屈折率物質としてＴｌＯ２
を用いた光学多層膜を有するプリズムと他のプリズムと
を紫外線硬化型接着剤Ｙを用いて接合しても、前記の光
学多層膜と接着層の界面（光学多層膜の上部）に五１２
０ｓ層を設ける事により透過率特性劣化を防止できると
ともに、製造容易で安価な光学部品を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学部品の一実施例である偏光ビーム
スプリッタ−の構成図、第２図は同偏光ビ・−ムスプリ
ッター兼２波長分離フィルターのシュミレーションと製
造後の分光特性比較図、第３図は本発明の実施例におけ
る光学部品のシュミレーションと製造後の偏光ビームス
プリッタ−の分　。光特性図、第４図は光学ヘッドの概要図、第６図は偏光
ビームスプリッタ−の断面図、第６図は従来の偏光ビー
ムスプリッタ−の構成図、第７図は接着方法の概要図、
第８図は従来例における偏光ビームスプリッタ−のシュ
ミレーションと製造後の分光特性比較図、第９図は従来
例における偏光ビームスプリッタ−兼２波長分離フィル
ターのシーミレージョンと製造−の分光特性比較図であ
る。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名菓　
１！１１３　　プリ、２こｚｌ１２　ブリスンに第４図１Ｏ尤末／◇ 光〒彩１裏第６図１８　　プリズム／２　プリズム第７図２２　ノ〈＼η（ＴＲＡＮＳＭＩＴＴＡＮＣＥＴＲ＾ＮＳＭＩＴＴＡＮＣＥ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１の光学基板上に、ＴｉＯ＿２から成る誘電体
層を有する光学多層膜を設け、この光学多層膜の上部に
、Ａｌ＿２Ｏ＿３から成る誘電体層を設け、この誘電体
層を紫外線硬化型接着剤を用いて第２の光学基板に接合
した光学部品。
（２）第１の光学基板上に、ＴｉＯ＿２から成る誘電体
層を有する光学多層膜の上部に、Ａｌ＿２Ｏ＿３から成
る誘電体層を設けて、熱硬化型接着剤を用いて第２の光
学基板と接合された後に、紫外線硬化型接着剤を用いて
第３の基板に接合される光学部品。