KR100633207B1

KR100633207B1 - 프리즘의 제조 방법, 프리즘, 및 그것을 사용한 광 헤드장치

Info

Publication number: KR100633207B1
Application number: KR1020040091771A
Authority: KR
Inventors: 사카이히로시
Original assignee: 니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤
Priority date: 2003-11-12
Filing date: 2004-11-11
Publication date: 2006-10-11
Also published as: JP2005148182A; CN1300604C; KR20050045907A; CN1616993A; US20050128608A1; US7361250B2

Abstract

<과제> 부분 반사면을 통하여 접합된 제1의 프리즘 구성체와 제2의 프리즘 구성체의 굴절률 차의 양(量) 및 부호를 제어 가능한 프리즘의 제조 방법, 프리즘, 및 광 헤드 장치를 제공한다.

<해결 수단> 광 헤드 장치(1)는 DVD 등의 광 기록 매체(20)에 대한 정보 기록, 정보 재생을 행하는 것이며, 레이저 발광 소자(2)로부터 출사된 레이저 광은 프리즘(4)을 투과한다. 프리즘(4)은, 삼각기둥 형상의 제1의 프리즘 구성체(41)와, 동일하게 삼각기둥 형상의 제2의 프리즘 구성체(42)와 부분 반사면(43)을 통하여 접합된 구조를 갖고 있다. 프리즘(4)의 제조 공정에서는, 동일한 원기재(元基材)를 분할한 것을 부분 반사면(43)을 통하여 접합하여 제1의 프리즘 구성체(41)와 제2의 프리즘 구성체(42)로 한다.

Description

프리즘의 제조 방법, 프리즘, 및 그것을 사용한 광 헤드 장치 {METHOD FOR MANUFACTURING A PRISM, PRISM MANUFACTURED BY SUCH METHOD, AND OPTICAL HEAD DEVICE USING SUCH PRISM}

도 1은 본 예의 광 헤드 장치의 광학계를 중심으로 나타내는 개략 구성도.

도 2는 광 헤드 장치에 사용한 프리즘에 있어서, 프리즘 구성체의 굴절률 차와 프리즘에 기인하는 비점수차와의 관계를 나타내는 그래프.

도 3의 (a)∼(c)는 본 발명의 실시 형태 1에 관련되는 프리즘의 제조 방법을 나타내는 설명도.

도 4의 (a)∼(g)는 본 발명의 실시 형태 2에 관련되는 프리즘의 제조 방법을 나타내는 설명도.

도 5의 (a)∼(d)는 본 발명의 실시 형태 3에 관련되는 프리즘의 제조 방법을 나타내는 설명도.

도 6의 (a)∼(h)는 본 발명의 실시 형태 4에 관련되는 프리즘의 제조 방법을 나타내는 설명도.

도 7의 (a) 및 (b)는 광 헤드 장치의 다른 광학계를 중심으로 나타내는 개략 구성도.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 광 헤드 장치 2 : 레이저 발광소자

4 : 프리즘 5 : 콜리메이트 렌즈

7 : 대물렌즈 9 : 수광 소자

10 : 대물렌즈 구동장치 20 : 광 기록 매체

41 : 제1의 프리즘 구성체 42 : 제2의 프리즘 구성체

43 : 부분 반사면 44, 45, 47 : 기재

46, 48 : 원기재 440, 450 : 적층체

본 발명은 광로 합성 소자 혹은 광로 분리 소자 등으로서 사용되는 프리즘의 제조 방법, 프리즘, 및 이 프리즘이 탑재된 광 헤드 장치에 관한 것이다.

CD나 DVD 등의 광 기록 디스크의 기록, 재생용으로 사용되는 광 헤드 장치는, 대체로 레이저 발광 소자, 이 레이저 발광 소자로부터 출사된 레이저 광이 입사하는 프리즘, 이 프리즘을 투과해 온 레이저 광을 평행광화(平行光化)하는 콜리메이트 렌즈, 및 콜리메이트 렌즈로부터 출사된 평행광속을 광 기록 매체 상에 집광시키는 대물렌즈가 광로 상에 이 순으로 배치되어 있다.

이와 같은 광 헤드 장치에 있어서, 프리즘은 광로 합성 소자 혹은 광로 분리 소자로서 사용되고 있다. 예를 들면, 도 1에 나타내는 광학계에서는, 광로 분리 소자로서 사용되고 있다. 프리즘(4)은, 레이저 발광 소자(2)로부터 출사되는 레이저 광의 광축 L에 대하여 비스듬히 경사진 부분 반사면(43)을 통하여 접합된 제1의 프리즘 구성체(41)와 제2의 프리즘 구성체(42)를 구비하고 있고, 부분 반사면(43)은, 레이저 발광 소자(2)로부터 출사된 레이저 광을 콜리메이트 렌즈(5)를 향하여 투과하는 한편, 광 기록 매체(20)로부터의 복귀 광을 수광 소자(9)를 향하여 반사한다.

이와 같이 구성한 광 헤드 장치에서는, 레이저 발광 소자(2)로부터 출사되는 레이저 광은, 발산 광으로서 프리즘(4)을 투과하여 콜리메이트 렌즈(5)에 입사한다. 이 때문에, 비점수차를 충분히 제어하지 않으면 광 기록 매체(20)에 작은 스폿을 형성할 수 없다. 그래서, 프리즘(4)을 구성하는 제1의 프리즘 구성체(41) 및 제2의 프리즘 구성체(42)에 대해서는 동일한 재료로 구성하는 동시에, 제1의 프리즘 구성체(41)나 제2의 프리즘 구성체(42)의 면 정밀도나 평행도 등을 관리 대상으로 하고 있다.

그렇지만, CD 등 비교적, 기록 밀도가 낮은 광 기록 매체를 취급하는 경우에는, 종래와 같은 방법으로 프리즘(4)을 관리하면 어느 정도 양호한 재생 특성을 얻을 수 있었으나, DVD 등 기록 밀도가 높은 광 기록 매체를 취급한 경우에는, 상기의 관리 방법만으로는 비점수차가 허용량을 초과해 버린다고 하는 현상이 발생한다.

그 원인에 대해 본 출원인이 여러 가지 검토한 결과, 제1의 프리즘 구성체(41) 및 제2의 프리즘 구성체(42)를 동일한 재료로 구성해도, 제조 로트(lot)나 프리즘 구성체의 조합에 의해서는, 비점수차가 허용량을 초과해 버린다고 하는 지식 을 얻었다. 즉, 제조 이력 등에 의해서는 낮은 레벨이기는 하나, 제1의 프리즘 구성체(41)와 제2의 프리즘 구성체(42)에 굴절률 차가 있고, 그것이 프리즘(4) 내에서 광로 길이의 차를 발생시키고 있다는 것이다. 게다가, 개구수 NA가 동일하면, 비수차량(非收差量)은 굴절률 차에 정비례한다. 따라서, 프리즘(4)을 제조할 때, 굴절률이 동일 혹은 대략 동일한 기재를 사용하여 프리즘(4)을 제조하면 되는 것으로 된다.

그렇지만, 시판되고 있는 프리즘용의 기재의 굴절률의 공차는 ±0.0010 정도이므로, 그대로 사용했을 경우, 제1의 프리즘 구성체(41)와 제2의 프리즘 구성체(42)와의 굴절률 차는 -0.002∼0.002의 범위로 되고, 굴절률 차가 0.001을 넘는 것이 다발하고 만다. 더구나, 제1의 프리즘 구성체(41)와 제2의 프리즘 구성체(42)와의 굴절률 차의 부호가 정과 부에서는 비점수차의 방향이 90° 다르게 되고 만다. 또, 파장 405㎚ 대역의 레이저 광, 소위 블루 레이저 광을 출사하는 레이저 다이오드에 의해 정보 기록, 정보 재생이 행해지는 차세대 광 디스크는, 파장 650㎚ 대역의 레이저 다이오드에 의해 정보 기록, 정보 재생이 행해지는 DVD 보다도 개구수 NA가 높고, 그 개구수 NA는 0.85도 있다. 따라서, 차세대 광 디스크는 DVD 보다도 비점수차의 영향을 받기 쉬우므로, 제1의 프리즘 구성체(41)와 제2의 프리즘 구성체(42)와의 굴절률 차를 낮게 억제할 필요가 있다.

이상의 문제점을 감안하여, 본 발명의 과제는, 부분 반사면을 통하여 접합된 제1의 프리즘 구성체와 제2의 프리즘 구성체와의 굴절률 차의 양(量) 및 부호를 제어 가능한 프리즘의 제조 방법, 프리즘, 및, 이 프리즘을 사용한 광 헤드 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에서는, 광축에 대하여 비스듬히 경사진 부분 반사면을 통하여 접합된 제1의 프리즘 구성체와 제2의 프리즘 구성체를 구비한 프리즘의 제조 방법으로서, 상기 제1의 프리즘 구성체 및 상기 제2의 프리즘 구성체를 구성하기 위한 복수의 기재의 각각에 대해 굴절률을 계측하고, 상기 굴절률의 계측치가 대략 동일한 기재 끼리를 부분 반사면을 통하여 접합하는 동시에, 접합시에는, 상기 굴절률의 계측치의 대소에 의거하여 상기 복수의 기재를 소정의 위치 관계를 가지고 배치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는, 프리즘용의 기재의 각각에 대해 굴절률을 계측하고, 굴절률의 계측치가 대략 동일한 기재 끼리를 부분 반사면을 통하여 접합한다. 따라서, 제1의 프리즘 구성체와 제2의 프리즘 구성체의 굴절률이 대략 동일하기 때문에, 레이저 광이 발산 광의 상태로 프리즘의 어느 위치를 통과해도 광로 길이 차가 작으므로, 프리즘에 기인하는 비점수차의 발생을 작게 억제할 수 있다. 또, 굴절률의 계측치의 대소에 의거하여 복수의 기재를 소정의 위치 관계를 가지고 배치하기 때문에, 제1의 프리즘 구성체와 제2의 프리즘 구성체에 굴절률 차가 있어도, 어느 측이 큰가를 파악할 수 있다. 그 때문에, 프리즘에 기인하는 비점수차가 발생하는 방향을 알 수 있으므로, 프리즘의 비점수차가 발생하는 방향으로 대응시켜서 광학계를 구성할 수 있어서, 프리즘에 기인하는 비점수차의 발생을 방지할 수 있다.

본 발명에 있어서, 또한 다수의 프리즘을 동시에 형성하는 경우에는, 3개 이 상의 상기 기재를 부분 반사면을 통하여 접합하는 동시에, 접합시에는 상기 굴절률의 계측치에 의거하여, 상기 3개 이상의 기재를 굴절률이 하강차순 혹은 상승차순으로 되도록 배치하여 적층체를 구성하고, 그런 후에, 상기 적층체를 절단하여 복수의 프리즘을 얻는다.

본 발명의 다른 형태에서는, 광축에 대하여 비스듬히 경사진 부분 반사면을 통하여 접합된 제1의 프리즘 구성체와 제2의 프리즘 구성체를 구비한 프리즘의 제조 방법으로서, 제1의 프리즘 구성체 및 상기 제2의 프리즘 구성체를 잘라낼 수 있는 큰 사이즈의 원기재를 복수의 기재로 절단한 후, 상기 복수의 기재 끼리를 부분 반사면을 통하여 접합하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는, 동일한 원기재로부터 잘라낸 기재 끼리를 접합하여 프리즘을 제조하기 때문에, 제1의 프리즘 구성체와 제2의 프리즘 구성체의 굴절률이 동일하다. 따라서, 레이저 광이 발산 광의 상태로 프리즘의 어느 위치를 통과해도 광로 길이 차가 발생하지 않으므로, 프리즘에 기인하는 비점수차가 발생하지 않는다.

본 발명에 있어서, 또한 다수의 프리즘을 동시에 형성하는 경우에는, 상기 원기재를 3개 이상의 상기 기재로 절단한 후, 상기 3개 이상의 기재를 부분 반사면을 통하여 접합하여 적층체를 구성하고, 그런 후에, 상기 적층체를 절단하여 복수의 프리즘을 얻는다.

본 발명에 있어서, 프리즘에서는 상기 제1의 프리즘 구성체와 상기 제2의 프리즘 구성체와의 굴절률 차를 Δn으로 했을 때, 상기 굴절률 차 Δn은 아래의 식

-0.001<Δn<0.001

을 만족하고 있는 것이 바람직하다.

본 발명을 적용한 프리즘은, 광 헤드 장치에 있어서 광로 합성용 소자 혹은 광로 분리용 소자로서 사용된다.

<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>

이하에, 도면을 참조하여 본 발명의 광 헤드 장치의 일례를 설명한다.

<실시 형태 1>

도 1은 본 예의 광 헤드 장치의 광학계를 중심으로 나타내는 개략 구성도이다. 도 2는 광 헤드 장치에 있어서, 프리즘을 구성하는 제1 및 제2의 프리즘 구성체의 굴절률 차와 프리즘에 기인하는 비점수차와의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 1에 나타내는 광 헤드 장치(1)는, DVD 등의 광 기록 매체(20)에 대한 정보 기록, 정보 재생을 행하는 것이며, 파장 650㎚ 대역의 레이저 광을 출사하는 레이저 다이오드로 이루어지는 레이저 발광 소자(2), 이 레이저 발광 소자(2)로부터 출사된 레이저 광을 3 빔으로 분할하기 위한 그레이팅(3), 레이저 발광 소자(2)로부터 출사된 레이저 광이 그레이팅(3)을 통하여 입사하는 광로 합성용 혹은 광로 분리용의 큐브형의 프리즘(4), 프리즘(4)을 투과해 온 레이저 광을 평행광화하는 콜리메이트 렌즈(5), 상향 미러(6) 및 콜리메이트 렌즈(5)로부터 출사된 평행광속을 광 기록 매체(20) 상에 집광시키는 대물렌즈(7)가 광로 상에 이 순서로 배치되어 있다.

프리즘(4)은, 삼각기둥 형상의 제1의 프리즘 구성체(41)와, 동일하게 삼각기둥 형상의 제2의 프리즘 구성체(42)를 부분 반사면(43)을 통하여 접합한 구조를 가 지고 있고, 부분 반사면(43)은, 레이저 발광 소자(2)로부터 출사되는 레이저 광의 광축 L에 대해 45도의 각도로 경사져 있다.

프리즘(4)의 측방에는, 수광 소자(9), 및 센서 렌즈(8)가 배치되어 있고, 광 기록 매체(20)에서 반사해 온 복귀 광은, 대물렌즈(7), 상향 미러(6), 콜리메이트 렌즈(5)를 통하여 프리즘(4)에 입사하며, 부분 반사면(43)에 의해, 그 광축 L이 직각으로 절곡되어 센서 렌즈(8) 및 수광 소자(9)를 향하여 유도된다.

여기서, 콜리메이트 렌즈(5)로부터 보아, 레이저 발광소자(2)측의 개구수는, 예를 들면 약 0.13이며, 광 기록 매체(20)측의 개구수는, 예를 들면 약 0.6이다.

또한, 대물렌즈(7)에 대해서는, 그것을 포커싱 방향 및 트래킹 방향으로 구동하는 렌즈 구동장치(10)가 구성되어 있다.

[프리즘(4)의 구성]

이와 같이 구성한 광 헤드 장치(1)에 있어서, 프리즘(4)을 구성하는 제1의 프리즘 구성체(41) 및 제2의 프리즘 구성체(42)는, 동일한 수지 재료 혹은 유리 재료 등으로 구성되어 있으나, 본 형태에서는, 제1의 프리즘 구성체(41)와 제2의 프리즘 구성체(42)와의 굴절률 차를 Δn으로 했을 때에, Δn이 아래의 식

-0.001<Δn<0.001

을 만족하도록, 후술하는 방법으로 프리즘(4)을 제조한다.

여기서, 제1의 프리즘 구성체(41)와 제2의 프리즘 구성체(42)의 굴절률을 동일 혹은 대략 동일하게 하는 이유는 이하와 같다. 프리즘(4)에 있어서 화살표 L1으로 나타내는 광로를 따르는 광 성분에 있어서는, 프리즘(4) 내에 있어서의 광로 길 이는 그 대부분이 제1의 프리즘 구성체(41)의 광로 길이인 것에 대하여, 화살표 L2로 나타내는 광로를 따르는 광 성분에 있어서는, 프리즘(4) 내에 있어서의 광로 길이는 그 대부분이 제2의 프리즘 구성체(42)의 광로 길이이다. 따라서, 제1의 프리즘 구성체(41)와 제2의 프리즘 구성체(42)에 굴절률 차가 있으면, 레이저 광이 어느 위치를 통과하느냐에 따라 광로 길이 차가 발생한다. 따라서, 제1의 프리즘 구성체(41)와 제2의 프리즘 구성체(42)의 굴절률을 동일 혹은 대략 동일하게 하면, 레이저 광이 발산 광으로서 프리즘(4)을 투과할 때, 투과하는 위치에 의해, 광로 길이 차가 발생하지 않거나, 발생했다고 해도 지극히 작은 것으로 된다. 그러므로, 프리즘(4)에 기인하는 비점수차를 억제할 수 있으므로, 광 기록 매체(20)에 작은 스폿을 형성할 수 있다.

또, 제1의 프리즘 구성체(41)와 제2의 프리즘 구성체(42)와의 굴절률 차 Δn을 아래의 식

-0.001<Δn<0.001

을 만족하도록 설정하는 이유는, 도 2를 참조하여 이하에 설명하는 바와 같다.

도 2는, 레이저 광의 광로 방향에 있어서의 프리즘(4)의 길이, 및 콜리메이트 렌즈(5)로부터 보아 레이저 발광 소자(2)측의 개구수를 각각 변경한 경우에 있어서의 제1의 프리즘 구성체(41)와 제2의 프리즘 구성체(42)와의 굴절률 차 Δn과 비점수차와의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 2에서는, 프리즘(4)에 있어서의 레이저 광의 광로 방향에 있어서의 길이 d를 4.5㎜로 하고, 콜리메이트 렌즈(5)로부 터 보아 레이저 발광 소자(2)측의 개구수를 0.108로 했을 경우의 결과를 직선 L11로 나타내며, 프리즘(4)에 있어서의 레이저 광의 광로 방향에 있어서의 길이 d를 4.5㎜로 하고, 콜리메이트 렌즈(5)로부터 보아 레이저 발광 소자(2)측의 개구수를 0.136으로 했을 경우의 결과를 직선 L12로 나타내고 있다. 또, 프리즘(4)에 있어서의 레이저 광의 광로 방향에 있어서의 길이 d를 3.0㎜로 하고, 콜리메이트 렌즈(5)로부터 보아 레이저 발광 소자(2)측의 개구수를 0.108로 했을 경우의 결과를 직선 L13으로 나타내며, 프리즘(4)에 있어서의 레이저 광의 광로 방향에 있어서의 길이 d를 3.0㎜로 하고, 콜리메이트 렌즈(5)로부터 보아 레이저 발광소자(2)측의 개구수를 0.136으로 했을 경우의 결과를 직선 L14로 나타내고 있다.

도 2에 나타내는 결과로부터 알 수 있듯이, 제1의 프리즘 구성체(41)와 제2의 프리즘 구성체(42)의 굴절률 차 (Δn)가 상기 식의 범위 내에 수용되도록 프리즘(4)을 조립하면, 프리즘(4)에 기인하는 비점수차를 작게 억제할 수 있다.

또한 본 형태에서는, 제1의 프리즘 구성체(41)와 제2의 프리즘 구성체(42)의 굴절률에 대소가 있는 경우라도, 제1의 프리즘 구성체(41) 및 제2의 프리즘 구성체(42) 중, 어느 프리즘 구성체의 굴절률이 큰지가 정해지도록 프리즘(4)을 제조한다. 그러므로, 프리즘(4)에 기인하는 비점수차가 발생하는 방향을 알 수 있으므로, 프리즘(4) 비점수차가 발생하는 방향으로 대응시켜서 광학계를 구성할 수 있고, 프리즘(4)에 기인하는 비점수차의 발생을 방지할 수 있다.

게다가, 파장 405㎚ 대역의 레이저 광, 소위 블루 레이저 광을 출사하는 레이저 다이오드에 의해 정보 기록, 정보 재생이 행해지는 차세대 광 디스크는, 파장 650㎚ 대역의 레이저 다이오드에 의해 정보 기록, 정보 재생이 행해지는 DVD 보다도 개구수 NA가 높고, 그 개구수 NA는 0.85도 있다. 따라서, 차세대 광 디스크는 DVD 보다도 비점수차의 영향을 받기 쉽기 때문에, 제1의 프리즘 구성체(41)와 제2의 프리즘 구성체(42)와의 굴절률 차를 낮게 억제할 필요가 있으나, 상기의 조건을 만족하면 이와 같은 차세대 광 디스크에도 대응할 수 있다.

[프리즘의 제조 방법 1]

도 3의 (a)∼(c)는 본 발명의 실시 형태 1에 관련되는 프리즘의 제조 방법을 나타내는 설명도이다.

본 형태에서는, 도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 프리즘 구성체(41, 42)를 구성하기 위한 직각 삼각기둥 형상의 투명한 기재(44)를 복수 준비해 두고, 각 기재(430)의 굴절률을 측정한다.

그리고, 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 굴절률의 계측치가 대략 동일한 기재(44)의 경사면 끼리를 부분 반사면(43)을 통하여 접합하여 적층체(440)를 형성한다. 그 때, 프리즘(4)이 완성된 상태로 제1의 프리즘 구성체(41)와 제2의 프리즘 구성체(42)의 굴절률 차 Δn이 아래의 식

-0.001<Δn<0.001

을 만족하도록, 적층체(450)에 있어서도 인접하는 기재(45)의 굴절률 차 (Δn)가 상기 식을 만족하는 것과 같은 기재(44)를 선택하여 사용한다.

또, 접합시에는, 굴절률의 계측치의 대소에 의거하여 2개의 기재(44)를 소정의 위치 관계를 가지고 배치한다. 예를 들면 2개의 기재(44) 중, 제1의 프리즘 구 성체(41)를 구성하는 측의 기재에 대해서는 굴절률이 높은 것을 사용하고, 제2의 프리즘 구성체(42)를 구성하는 측의 기재에 대해서는 굴절률이 낮은 것을 사용한다.

또한, 부분 반사면(43)은, 2개의 기재(44) 중 한쪽의 기재의 경사면에 고굴절 재료와 저굴절 재료, 예를 들면, TiO₂와 SiO₂를 일정한 두께로 번갈아 적층함으로써 형성된다. 이와 같은 부분 반사면(43)에 대해서는, 접합하기 전이면, 굴절률의 계측 전 혹은 굴절률의 계측 후의 어느 타이밍으로 행해도 되나, 어느 경우라도, 2개의 기재(44)의 한쪽에 대하여 형성된다. 또, 2개의 기재(44)를 접합할 때에는, 2개의 기재(44)의 사이에 자외선 경화형 접착제 등을 개재시키고, 그것을 경화시킨다.

다음에, 도 3의 (c)에 나타내는 바와 같이, 기재(44) 끼리를 접착한 적층체(440)를 길이 방향에 있어서 소정의 간격을 두고 절단한다. 그 결과, 삼각기둥 형상의 제1의 프리즘 구성체(41)와, 동일하게 삼각기둥 형상의 제2의 프리즘 구성체(42)가 부분 반사면(43)을 통하여 접합된 큐브형의 프리즘(4)이 복수, 제조된다.

이와 같이 본 형태에서는, 프리즘용의 기재(44)의 각각에 대해 굴절률을 계측하고, 굴절률의 계측치가 대략 동일한 기재(44) 끼리를 부분 반사면(43)을 통해 접합하여 프리즘(4)을 제조한다. 따라서, 제1의 프리즘 구성체(41)와 제2의 프리즘 구성체(42)의 굴절률이 대략 동일하기 때문에, 레이저 광이 발산 광 상태로 프리즘(4)의 어느 위치를 통과해도 광로 길이 차가 작으므로, 프리즘(4)에 기인하는 비점 수차의 발생을 작게 억제할 수 있다.

또, 굴절률의 계측치의 대소에 의거하여 복수의 기재(44)를 소정의 위치 관계를 가지고 배치하기 때문에, 제1의 프리즘 구성체(41)와 제2의 프리즘 구성체(42)에 굴절률 차가 있어도, 어느 측이 큰가를 파악할 수 있다. 그러므로, 프리즘(4)에 기인하는 비점수차가 발생하는 방향을 알 수 있으므로, 프리즘(4)에 기인하는 비점수차가 발생하는 방향으로 대응시켜서 광학계를 구성할 수 있고, 프리즘(4)에 기인하는 비점수차를 해소할 수 있다.

[프리즘의 제조 방법 2]

도 4의 (a)∼(g)는 본 발명의 실시 형태 2에 관련되는 프리즘의 제조 방법을 나타내는 설명도이다.

본 형태에서는, 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 프리즘(4)을 구성하기 위한 판 형상의 투명한 기재(45)를 복수 준비한다.

다음에, 각 기재(45)의 각각에 대해 굴절률을 계측한다. 이 굴절률의 계측을 실시하기 전 혹은 굴절률의 계측을 실시한 후, 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 기재(45)의 상면(上面)에 부분 반사면(43)을 형성한다.

다음에, 기재(45) 끼리를 부분 반사면(43)을 통하여 접합한다. 그것에는, 도 4의 (c)에 나타내는 치구(70)를 사용하여 부분 반사면(43)이 형성된 면을 위쪽으로 하여 기재(45)를 면방향으로 등거리씩 쳐지게 하여 적층하고, 45도의 경사 각도를 이루는 계단 형상의 적층체(450)를 형성한다. 치구(70)는, 수평인 베이스판(71)과, 이 베이스판(71)의 일단부로부터 45도의 각도로 기립하는 경사판(72)을 갖고 있다. 이 때문에, 기재(45)를 베이스판(71) 상에 적층해 갈 때에 기재(45) 하면의 한 변(451)을 경사판(72)에 접촉시키는 것으로, 적층체(450)는 45도의 경사 각도를 이루는 계단 형상으로 형성된다. 또, 각 기재(45)의 사이에는 자외선 경화형 접착제 등을 개재시켜 두고, 적층체(450)를 가압한 상태로 자외선을 조사하여 기재(45)의 사이에 개재하는 접착제를 경화시키면, 도 4의 (d)에 나타내는 바와 같이 적층체(450)를 일체화할 수 있다.

이와 같이 하여 적층체(450)를 구성할 때, 굴절률의 계측치가 대략 동일한 기재(45) 끼리가 부분 반사면(43)을 통하여 인접하도록, 본 형태에서는 기재(45)를 굴절률이 하강차순 혹은 상승차순이 되도록 배치하여 적층체(450)를 구성한다. 또, 프리즘(4)이 완성된 상태로 제1의 프리즘 구성체(41)와 제2의 프리즘 구성체(42)의 굴절률 차 Δn이 아래의 식

-0.001< Δn<0.001

을 만족하도록, 적층체(450)에 있어서도 서로 인접하는 기재(45)의 굴절률 차(Δn)가 위의 식을 만족하는 기재(45)를 선택하여 사용한다.

다음에, 적층체(450)를 도 4의 (d)에 일점쇄선으로 나타내는 1차 절단 예정면 F1에서 절단 한 후, 도 4의 (e)에 일점쇄선으로 나타내는 2차 절단 예정면 F2에서 절단하며, 그런 후에, 도 4의 (f)에 나타내는 3차 절단 예정면 F3에 따라 일정 간격으로 절단하면, 도 4의 (g)에 나타내는 프리즘(4)이 복수, 제조된다.

이와 같이 구성했을 경우에도, 프리즘용의 기재(45)의 각각에 대하여 굴절률을 계측하고, 굴절률의 계측치가 대략 동일한 기재(45) 끼리 인접하도록, 기재(45) 를 굴절률이 하강차순 혹은 상승차순이 되도록 배치하여 적층체(450)를 구성하므로, 적층체(450)를 절단하여 얻은 프리즘(4)에서는, 제1의 프리즘 구성체(41)와 제2의 프리즘 구성체(42)의 굴절률이 대략 동일하다. 이 때문에, 레이저 광이 발산 광 상태로 프리즘(4)의 어느 위치를 통과해도 광로 길이 차가 작으므로, 프리즘(4)에 기인하는 비점수차의 발생을 작게 억제할 수 있다.

또, 굴절률의 계측치의 대소에 의거하여 복수의 기재(45)를 소정의 순서로 배치하기 때문에, 제1의 프리즘 구성체(41)와 제2의 프리즘 구성체(42)에 굴절률 차가 있어도, 어느 측이 큰가를 파악할 수 있다. 그러므로, 프리즘(4)에 기인하는 비점수차가 발생하는 방향을 알 수 있으므로, 프리즘(4)에 기인하는 비점수차가 발생하는 방향으로 대응시켜서 광학계를 구성할 수 있고, 프리즘(4)에 기인하는 비점수차를 해소할 수 있다.

[프리즘의 제조 방법 3]

도 5의 (a)~(d)는 본 발명의 실시 형태 3에 관련되는 프리즘의 제조 방법을 나타내는 설명도이다.

본 형태에서는, 도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 프리즘(4)을 구성하기 위한 긴 직각 삼각기둥 형상의 투명한 원기재(46)를 준비해 두고, 그것을 길이 방향에 있어서 절단하고, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 직각 삼각기둥 형상의 2개의 기재(47)로 한다. 그리고, 2개의 기재(47) 중 한쪽에 대하여, 부분 반사면(43)을 형성한다.

다음에, 도 5의 (c)에 나타내는 바와 같이, 기재(47)의 경사면 끼리를 부분 반사면(43) 및 접착제를 통하여 대향시키고, 그런 후에, 접착제를 경화시켜서 도 5의 (d)에 나타내는 바와 같이, 기재(47)의 경사면 끼리를 부분 반사면(43)을 통하여 접합하여 큐브형의 프리즘(4)을 제조한다.

이와 같이 본 형태에서는, 동일한 원기재(46)로부터 잘라낸 기재(47) 끼리를 접합하여 프리즘(4)을 제조하기 때문에, 제1의 프리즘 구성체(51)와 제 2의 프리즘 구성체(52)의 굴절률이 동일하다. 따라서, 레이저 광이 발산 광 상태로 프리즘(4)의 어느 위치를 통과해도 광로 길이 차가 발생하지 않으므로, 프리즘(4)에 기인하는 비점수차가 발생하지 않는다.

[프리즘의 제조 방법 4]

도 6의 (a)∼(h)는 본 발명의 실시 형태 4에 관련되는 프리즘의 제조 방법을 나타내는 설명도이다.

본 형태에서는, 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 큰 사이즈의 투명 기판으로 이루어지는 원기재(48)를 준비해 두고, 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이, 그것을 3매 이상으로 절단하여 기재(45)로 한다.

다음에, 도 6의 (c)에 나타내는 바와 같이, 기재(45)의 상면에 부분 반사면(43)을 형성한다. 여기서, 부분 반사면(43)에 대해서는, 원기판(48) 상태로 형성해 두어도 된다.

다음에, 기재(45) 끼리를 부분 반사면(43)을 통하여 접합하여, 도 6의 (d)에 나타내는 적층체(450)로 한다. 그것에는, 실시 형태 2와 같이, 도 6의 (d)에 나타내는 치구(70)를 사용하여 부분 반사면(43)이 형성된 면을 위쪽으로 하고 기재(45) 를 면방향으로 등거리씩 쳐지게 하여 적층하며, 기재(45) 끼리를 접착제로 접합하여 적층체(450)를 형성한다.

다음에, 적층체(450)를 도 6의 (e)에 일점쇄선으로 나타내는 1차 절단 예정면 F1에서 절단 한 후, 도 6의 (f)에 일점쇄선으로 나타내는 2차 절단 예정면 F2에서 절단하고, 그런 후에, 도 6의 (g)에 나타내는 3차 절단 예정면 F3에 따라 일정 간격으로 절단하면, 도 6의 (h)에 나타내는 프리즘(4)이 복수, 제조된다.

본 형태에서도, 실시 형태 3과 동일하게, 동일한 원기재(48)로부터 잘라낸 기재(45) 끼리를 접합하여 프리즘(4)을 제조하기 때문에, 제1의 프리즘 구성체(51)와 제2의 프리즘 구성체(52)의 굴절률이 동일하다. 따라서, 레이저 광이 발산 광 상태로 프리즘(4)의 어느 위치를 통과해도 광로 길이 차가 발생하지 않으므로, 프리즘(4)에 기인하는 비점수차가 발생하지 않는다.

<그 외의 실시 형태>

상기의 어느 실시의 형태에서도, 직각 2등변 삼각기둥 형상의 제1의 프리즘 구성체(41)와 제2의 프리즘 구성체(42)를 부분 반사면(43)을 통하여 접합한 큐브형의 프리즘(4)을 예로 설명하였으나, 도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이, 부분 반사면(43)이 레이저 발광 소자(2)로부터 출사되는 레이저 광의 광축 L에 대하여 45도 이외의 각도를 이루고 있는 것과 같은 이형(異型) 프리즘(4a)에 본 발명을 적용해도 된다. 또, 제1의 프리즘 구성체(41)와 제2의 프리즘 구성체(42)와의 사이에는, 부분 반사면(43)으로서의 편광 분리막이나 하프미러(half-mirror)막 외에, 위상차막 등을 개재시켜도 된다.

또, 도 7의 (b)에 나타내는 바와 같이, 광 기록 매체(20)로서 DVD 및 CD에 대한 정보 기록, 정보 재생을 행하기 위해, 파장이 650㎚대인 레이저 광을 출사하는 제1의 레이저 발광 소자(21)와, 파장이 780㎚대인 레이저 광을 출사하는 제2의 발광 소자(22)를 구비한 2파장 광 헤드 장치(1a)에 사용되는 복합 프리즘(4b)을 제조할 때에 본 발명을 적용해도 된다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명에서는, 레이저 광이 발산 광으로서 프리즘을 투과할 때, 레이저 광이 프리즘의 어느 위치를 통과하느냐에 의해서, 레이저 광의 전 광로 길이에 차지하는 제1의 프리즘 구성체의 광로 길이와 제2의 프리즘 구성체의 광로 길이와의 비율이 변화하는 것에 주목하고, 제1의 프리즘 구성체와 제2의 프리즘 구성체의 굴절률이 동일 혹은 대략 동일하게 되도록 프리즘을 제조한다. 따라서, 본 발명에 의하면, 레이저 광이 프리즘의 어느 위치를 통과해도 광로 길이 차가 발생하지 않거나 발생했다고 해도 작으므로, 프리즘에 기인하는 비점수차는 발생하지 않거나 발생했다고 해도 작다. 또, 프리즘에 있어서, 제1의 프리즘 구성체와 제2의 프리즘 구성체에 굴절률 차가 있어도, 어느 측이 큰가를 파악할 수 있도록 제조하므로, 프리즘에 기인하는 비점수차가 발생하는 방향을 알 수 있다. 따라서, 비점수차가 발생하는 방향으로 대응시켜서 광학계를 구성할 수 있고, 프리즘에 기인하는 비점수차의 발생을 해소할 수 있다.

본 발명에서는, 레이저 광이 발산 광으로서 프리즘을 투과할 때, 레이저 광 이 프리즘의 어느 위치를 통과하는가에 의해, 레이저 광의 전 광로 길이에 차지하는 제1의 프리즘 구성체의 광로 길이과 제2의 프리즘 구성체의 광로 길이와의 비율이 변화하는 것에 주목하여, 제1의 프리즘 구성체와 제2의 프리즘 구성체의 굴절률이 동일 혹은 대략 동일하게 되도록 프리즘을 제조한다. 따라서, 본 발명에 의하면, 레이저 광이 프리즘의 어느 위치를 통과해도 광로 길이 차가 발생하지 않거나 발생했다고 해도 작으므로, 프리즘에 기인하는 비점수차는 발생하지 않거나 발생했다고 해도 작다. 또, 프리즘에 있어서, 제1의 프리즘 구성체와 제2의 프리즘 구성체에 굴절률 차가 있어도, 어느 측이 큰가를 파악할 수 있도록 제조하므로, 프리즘에 기인하는 비점수차가 발생하는 방향을 알 수 있다. 따라서, 비점수차가 발생하는 방향으로 대응시켜서 광학계를 구성할 수 있고, 프리즘에 기인하는 비점수차의 발생을 해소할 수 있다.

Claims

광축에 대하여 비스듬히 경사진 부분 반사면을 통하여 접합된 제1의 프리즘 구성체와 제2의 프리즘 구성체를 구비한 프리즘의 제조 방법으로서,

상기 제1의 프리즘 구성체 및 상기 제2의 프리즘 구성체를 구성하기 위한 복수의 기재의 각각에 대해 굴절률을 계측하고,

상기 굴절률의 계측치가 대략 동일한 기재 끼리를 부분 반사면을 통하여 접합하는 동시에, 접합시에는, 상기 굴절률의 계측치의 대소에 의거하여 상기 복수의 기재를 소정의 위치 관계를 가지고 배치하는 것을 특징으로 하는 프리즘의 제조 방법.
제1항에 있어서,

3개 이상의 상기 기재를 부분 반사면을 통하여 접합하는 동시에, 접합시에는, 상기 굴절률의 계측치에 의거하여 상기 3개 이상의 기재를 굴절률이 하강차순 혹은 상승차순이 되도록 배치하여 적층체를 구성하고,

그런 후에, 상기 적층체를 절단하여 복수의 프리즘을 얻는 것을 특징으로 하는 프리즘의 제조 방법.
광축에 대하여 비스듬히 경사진 부분 반사면을 통하여 접합된 제1의 프리즘 구성체와 제2의 프리즘 구성체를 구비한 프리즘의 제조 방법으로서,

제1의 프리즘 구성체 및 상기 제2의 프리즘 구성체를 잘라낼 수 있는 큰 사이즈의 원기재를 복수의 기재로 절단한 후, 상기 복수의 기재 끼리를 부분 반사면을 통하여 접합하는 것을 특징으로 하는 프리즘의 제조 방법.
제3항에 있어서,

상기 원기재를 3개 이상의 상기 기재로 절단한 후, 상기 3개 이상의 기재를 부분 반사면을 통하여 접합하여 적층체를 구성하고,

그런 후에, 상기 적층체를 절단하여 복수의 프리즘을 얻는 것을 특징으로 하는 프리즘 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 규정하는 방법으로 제조한 것을 특징으로 하는 프리즘.
제5항에 있어서,

상기 제1의 프리즘 구성체와 상기 제2의 프리즘 구성체와의 굴절률 차를 Δn으로 했을 때, 상기 굴절률 차 Δn은 아래의 식

-0.001<Δn<0.001

을 만족하고 있는 것을 특징으로 하는 프리즘.
제5항에 규정하는 프리즘을 광로 합성 소자 혹은 광로 분리 소자로서 사용한 것을 특징으로 하는 광 헤드 장치.
제6항에 규정하는 프리즘을 광로 합성 소자 혹은 광로 분리 소자로서 사용한 것을 특징으로 하는 광 헤드 장치.