JP2000241610A - 光学プリズムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２つのプリズムの接合面に特定の波長あるい
は成分を分離、反射するための光学膜を有する光学プリ
ズムを効率良く製造すること。 【解決手段】光学膜を介して接合された接合面を有し、
接合面に光を入射する入射面と前記接合面を経由した光
を出射する複数の出射面とを持つ光学プリズムの製造方
法において、複数枚の等厚の板状光透過部材の両面を研
磨し、板状光透過部材の複数枚を光学膜を介在させつつ
積層して接着一体化させ、接着一体化された各板状光透
過部材を各光学膜に対して入射面又は出射面となる角度
で等厚にスライスして板状体とし、板状体の入射面又は
出射面となる面を研磨し、面の研磨された板状体を他の
入射面又は出射面となる角度でスライスしてロッドに
し、ロッドの他の入射面又は出射面となる面を研磨す
る。板状で両面研磨が行われるので製作の効率がよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２つのプリズムの
接合面に特定の波長あるいは成分を分離、反射するため
の光学膜を有する光学プリズムを効率良く製造する方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ＤＶＤ（６５０ｎｍ）・ＣＤ
（７８０ｎｍ）互換機に代表されるような２つの異なっ
た波長の半導体レーザを使用する光学装置には、２つの
同形の直角二等辺三角形プリズムの斜辺の部分に特定の
波長あるいは成分を分離、反射するための光学膜を介在
させて接合させた立方体光学プリズムが用いられてい
る。 この立方体光学プリズムの光学膜は、入射した光
の特定の波長成分を透過させ、他の波長成分を反射す
る。

【０００３】このような立方体光学プリズムでは、光学
膜が介在する接合面は光の透過・反射を設計どおり行わ
せるために研磨面とする必要があるが、この他に光の入
射面、反射光の出射面、透過光の出射面も研磨面とする
必要がある。すなわち、この立方体光学プリズムでは、
図３、図４に示すように、接合面（２面）の他に入出射
面で３つの研磨面を必要とする。

【０００４】すなわち、これらの図に示すように、立方
体光学プリズム１の各面を、左側研磨面２、右側研磨面
３、前側研磨面４、後側粗ズリ面５、上側切断面６、下
側切断面７、中央接合研磨面１（膜付き面）８、中央接
合研磨面２（膜無し面）９としたとき、この立方体プリ
ズムでは外周６面２〜７のうち、３面（左側研磨面２、
右側研磨面３、前側研磨面４）が光の通過面（透過また
は反射）に使用されているから、研磨面とする必要があ
る。なお、残り３面（後側粗ズリ面５、上側切断面６、
下側切断面７）のうち１面は機器への取付け面として使
用される。

【０００５】接合面である中央研磨面８、９の一方には
光学膜（ここでは偏光分離膜）１０が付けられ、他方の
面には透明な接着剤が塗布されて両面を接合している。

【０００６】光の通過面（接合面を含む）は光学研磨仕
上げとされているが、それ以外の面は研削・切断仕上げ
とされている。

【０００７】各側面（左側研磨面２、右側研磨面３、前
側研磨面４、後側粗ズリ面５）と接合面（中央接合研磨
面１（膜付き面）８、中央接合研磨面２（膜無し面）
９）とはθ＝４５゜の関係であり、各側面２、３、４と
各切断面６、７とは直角の関係にある。側面の３つの研
磨面（左側研磨面２、右側研磨面３、前側研磨面４）に
は反射防止膜１１が着けられている。

【０００８】以下、従来の立方体光学プリズムの製造方
法を図５を参照しつつ説明する。

【０００９】まず、２つの相似形直角二等辺三角形プリ
ズム柱１２，１３を各々製作する。ここで各プリズム柱
の面は、必要に応じて、完成後の光透過（反射）面かそ
の他の面かで研削面あるいは研磨面に仕上げる。次に、
いずれか１方の三角形プリズム柱１２の斜面部分８に偏
光分離膜（ＤＭ膜）１０を着ける（図５（ａ））。

【００１０】他方の三角形プリズム柱１３の斜面部分９
（必要に応じて三角形プリズム柱１２の斜面部分８）に
光硬化性あるいは熱硬化性の接着剤１４を塗布し、両三
角形プリズム柱の斜面部分を貼り合わせたのち硬化させ
て、直方体四角形プリズム柱１５にする（図５
（ｂ））。

【００１１】なお、必要に応じて接着前、あるいは接着
後に四角形プリズム柱の側面部分に反射防止膜（ＡＲ
膜）を着ける（図５（ｃ））。

【００１２】しかる後、四角形プリズム柱１５を所定の
寸法になるように分割切断して（図５（ｄ））、立方体
光学プリズム１を形成し最終製品にする（図５
（ｅ））。

【００１３】図５の方法に用いる三角形プリズム柱は、
図６および図７に示す方法で製作される。

【００１４】図６に示す方法は、角度のついた研磨治具
を使用して三角形プリズム柱の１面ずつ順番に面の研磨
仕上げを行っていく方法である。

【００１５】この方法では、まず、寸法精度の大まかな
三角形プリズム柱（例えばプレス品）１６（図６
（ａ））のプリズムの１面を研磨治具２４に貼り付けて
基準面を仕上げる（図６（ｂ））。ここでは斜面部分を
基準面としている。続いて研磨治具２４からプリズムを
外し、先の研磨済の斜面を次の研磨治具２５の一面に貼
り付けて１側面を仕上げる（図６（ｃ））。再びプリズ
ムを研磨治具２５から外して、先の研磨済の斜面を次の
研磨治具２６の一面に貼り付けて（図６（ｄ））残りの
１面を仕上げて所定の三角形プリズム柱プリズム１２ま
たは１３の寸法にして完成する（図６（ｅ））。

【００１６】図７に示した方法は、基準となる倣い（芯
取り）カム２７に沿って、あるいは数値制御などの手段
によりダイヤ砥石２８などを使って複数積層した状態で
１面ずつ面を仕上げていく方法である。図において、２
９は支持軸、３０は固定部、３１は連結部、３２は駆動
部を示す。

【００１７】しかしながら、以上説明した、２つの同形
の直角二等辺三角形プリズム柱を製作しその斜面に光学
膜を着けて貼り合わせる従来の製造方法には次のような
問題があった。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、従来の２つ
の同形の直角二等辺三角形プリズム柱を製作して、光の
透過、反射面を研磨する方法は、いずれも、１面ずつ片
面研磨仕上げを行うので研磨工数が多くなり、特に図７
の方法では、生産性が非常によくないという問題があ
る。

【００１９】また、図６に示した方法では精密な研磨治
具が必要となり、図７に示した方法では高精度の基準カ
ムが必要となり、治具の精度が製品の寸法精度に大きく
影響するという問題がある。

【００２０】図７に示した方法には、製品自身にある程
度の剛性がなければ研磨（ポリッシング）が困難で、寸
法の小さなものには不向きであるという問題もある。

【００２１】すなわち、研磨工程において、面周囲にポ
リッシングパッドの沈み込みによる面ダレが発生しやす
く、とくに研磨面の小さいもの（数ｍｍ程度）では面精
度が悪化するという問題がある。

【００２２】さらに、接着面が小さなものは作業性が悪
く、接着剤がはみ出して外周面に付着し、透過率が悪化
するなど機能低下の原因となるという問題があった。

【００２３】本発明は、かかる従来の問題を解消すべく
なされたもので、立方体光学プリズムを効率よく、かつ
高い精度の製品を製作し得る光学プリズムの製造方法を
提供することを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１記載
の光学プリズムの製造方法は、光学膜を介して接合され
た接合面を有し、前記接合面に光を入射する入射面と前
記接合面を経由した光を出射する複数の出射面とを持つ
光学プリズムの製造方法において、複数枚の等厚の板状
光透過部材の両面を研磨する工程と、前記板状光透過部
材の複数枚を光学膜を介在させつつ積層して接着一体化
する工程と、前記接着一体化された前記各板状光透過部
材を各光学膜に対して入射面又は出射面となる角度で等
厚にスライスして板状体とする工程と、前記板状体の前
記入射面又は出射面となる面を研磨する工程と、前記面
の研磨された板状体を他の入射面又は出射面となる角度
でスライスしてロッドにする工程と、前記ロッドの前記
他の入射面又は出射面となる面を研磨する工程とを有す
ることを特徴とする。

【００２５】この方法によれば、２つの接合面の他に、
少なくとも１つの研磨面が、複数枚一括した板状体とし
て研磨されるから、生産効率が著しく向上する。

【００２６】板状光透過部材の研磨は両面研磨とすれば
作業効率がより向上する。

【００２７】光の入射角や出射角が９０°や４５°でな
い光学プリズム、立方体光学プリズム以外の多角形プリ
ズムなどの製作にもこの方法を適用することが可能であ
る。請求項２記載の発明は、光学膜を介して接合された
接合面を有し、前記接合面に光を入射する入射面と前記
接合面を経由した光を出射する複数の出射面とを持つ光
学プリズムの製造方法において、複数枚の実質的に等
長、等幅、等厚の板状光透過部材の両面を研磨する工程
と、前記板状光透過部材間に光学膜を介在させ端面がほ
ぼ４５°の角度をなすよう積層して接着一体化する工程
と、前記接着一体化された各板状光透過部材をその面に
対してほぼ４５°の角度で、かつ目的とする単位プリズ
ムの寸法よりもやや厚くスライスして板状体とする工程
と、前記板状体の両面を研磨する工程と、前記両面が研
磨された板状体を前記光学膜の介在する接合面が端面か
ら見てほぼ対角線上に位置するよう断面ほぼ正方形にス
ライスして複数のロッドとする工程と、前記複数のロッ
ドをスライス面が平面をなすよう並べて共通に研磨する
工程と、前記研磨されたロッドを立方体の目的とする単
位プリズムにスライスする工程とを有することを特徴と
する。

【００２８】この方法によれば、接合面の他に、２つの
研磨面が、板状体の表裏面となるため一括して研磨され
るから、生産効率はさらに向上し、また材料の無駄を少
なくすることができる。

【００２９】さらに、ロッドに加工した後、残りの研磨
面を表にして並べて接着剤により一体に固定して研磨す
るようにすれば、さらに効率は向上する。

【００３０】本発明における光学膜としては、偏光分離
膜が典型的なものであるが、その他の光学膜であっても
同様に適用できる。

【００３１】また、板状光透過部材としては通常ガラス
板が用いられるが、その他の板状光透過部材であっても
よい。

【００３２】本発明により製造される光学プリズムは、
半導体レーザなどの光によって情報を記録、あるいは再
生する光ピックアップ装置の一部品として用いられる。

【００３３】例えば、２つの異なった波長の半導体レー
ザを使用するＤＶＤ（６５０ｎｍ）、ＣＤ（７８０ｎ
ｍ）互換機の光ピックアップ装置として用いられる。

【００３４】

【発明の実施の形態】

【００３５】

【実施例】次に、図１および図２を参照しつつ、本発明
の実施例について説明する。

【００３６】まず、板材（例えば光学用板ガラス）１７
の両面を研磨して設定した厚さｔ１で平坦、かつ両面平
行にする（図１（ａ））。

【００３７】次に、板材１７の一面に偏光分離膜（ＤＭ
膜）１０を付ける。この板材１７の膜側が、立方体光学
プリズムの中央接合研磨面１（膜付き面）８に、また、
膜無し側が中央接合研磨面２（膜無し面）９になる。

【００３８】この板材１７の膜面を一定方向（上側）に
して、板材１７と板材１７の間には光硬化性あるいは熱
硬化性の接着剤１４を塗布しながら、所定の段数まで積
層する。そして、専用の治具（図示せず）で加圧した状
態で硬化させて積層ブロック１８を形成する。なお、製
品の形状を考慮して積層治具３３を用いて所定の角度θ
１だけ板材１７をずらしながら接着すれば、製品収率
（取れ数）・作業性などの効率を上げることが可能であ
る。この実施例の立方体プリズム１では板材１７をθ１
＝４５゜ずらした状態としたとき製品収率が最も良くな
る。

【００３９】次に、積層ブロックの板材研磨面（偏光分
離膜面）１７，１０と垂直な板材側面１９をベース面に
して偏光分離膜面１０と切断面２０が所定の角度θ２を
成すようにスライスマシンで切断する。

【００４０】このとき、スライス厚さｔ２は ｔ２＝Ｈ＋（研磨しろ×２） Ｈ：製品１辺寸法、２：
両面分で２倍 この実施例の立方体プリズム１ではθ２＝４５゜で切断
した。

【００４１】次に、切断して得た板状プリズム２１の両
端テーパ部分をスリ落として形状を整えた後、切断面を
両面研磨して厚さＨで平坦にする。（Ｈ：製品１辺寸
法）このとき立方体プリズムの左側研磨面２、右側研磨
面３に相当する２面を一度に仕上げることができる。

【００４２】次に、両面研磨仕上げした板状プリズム２
２の２面のうちいずれか１面をベース面にして研磨面の
膜端のラインと切断ラインの１端が一致するように、ま
た、スライス面と研磨面が直角を成すように精密スライ
スマシン（外周刃スライスマシンなど）で１枚の板状プ
リズムから数本の四角柱プリズム２３を切り出す。この
際、２つの切断面のうちの一方が研磨面４の下地面に、
他方が研磨面４の基準面（後側粗ズリ面）５になる。こ
のとき、スライス寸法ｔ３は ｔ３＝Ｈ＋研磨しろ Ｈ：製品１辺寸法 次に、研磨用ペース治具（図示しない）に後側粗ズリ面
（スライス）５をベース面にして四角柱プリズム２３を
貼り付けて前側研磨面４を所定の寸法Ｈに研磨仕上げす
る。

【００４３】次に、四角柱プリズムの研磨面の各側面に
必要に応じて反射防止膜を着ける。最後は、従来の方法
と同様に四角形プリズム柱を整列、後側粗ズリ面（スラ
イス）５をベース面に貼り付けて、所定の寸法Ｈになる
ように分割切断して立方体光学プリズム１を形成、最終
製品形状にする。

【００４４】図２は、この実施例における製品の収率を
示す図であり、きわめて高い収率で製品が得られること
がわかる。

【００４５】

【他の実施例】なお、以上の実施例では、等辺長の立方
体プリズムを製造する場合について説明したが、本発明
はかかる実施例に限定されるものではなく、２面が平行
な研磨面を持った形状を基本とするプリズムであれば片
面研磨用治具を用いて多角形の研磨が可能である。ま
た、膜面に対するブロックスライスの角度は調整可能な
ので接着貼り任意の合わせ面の角度をもつ光学プリズム
の製造にも適用することが可能である。

【００４６】

【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように、本
発明においては、両面研磨板材を槓層したブロック材か
ら板状プリズムから四角柱プリズムを経て、最終形状の
立方体光学プリズムを製作するようにしたので、次のよ
うな効果が得られる。

【００４７】（１）両面研磨に対し、研磨用治具への取
付を必要とする片面研磨工程数を削減でき、トータルで
の工数削減が可能である。 （２）治具の寸法、角度精度が要求されるような片面研
磨工程を必要としない。 （３）比較的、面積が広い板材の両面研磨工程を主体に
することで研磨面、膜面、接着面の面精度を維持するこ
とができる。（周辺部に発生する面ダレによる面精度の
低下を防止。） また、実施例で説明したように、片面研磨工程において
も四角柱プリズムの一面を平板状に整列させた状態で研
磨すればサンプルとサンプルの間にダミーガラスなどを
使用することなく面精度を維持することができる。 （４）例えば、板ガラスの状態で接着するので作業性が
良く、また、効率的である。 （５）ブロックから切出すのでトータルの研磨量が少な
くて済み、製品寸法が小形化するほど取れ数が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例における立方体光学プリズ
ムの製造方法を概略的に示す図。

【図２】 本発明の実施例における製品の収率を示す
図。

【図３】 立方体光学プリズムの平面図。

【図４】 立方体光学プリズムの斜視図。

【図５】 従来の立方体光学プリズムの製造方法を概略
的に示す図。

【図６】 三角形プリズム柱の各面を片面研磨治具で１
面ずつ順に仕上げていく工程を概略的に示す図。

【図７】 三角形プリズム柱の各面を基準の倣い（芯取
り）カムを用いて１面ずつ仕上げていく状況を示す図。

【符号の説明】

１…立方体光学プリズム ２…左側研磨面 ３…右
側研磨面 ４…前側研磨面 ５…後側粗ズリ面
６…上側切断面 ７…下側切断面 ８…中央接合研
磨面１（膜付き面） ９…中央接合研磨面２（膜無し
面） １０…偏光分離膜 １１…反射防止膜 １
２…二等辺三角形プリズム柱 １３…二等辺三角形プ
リズム柱 １４…接着剤 １５…直方体四角柱プリ
ズム １６…プレス品ほか １７…板材 １８…
積層ブロック材 １９…板材側面２０…切断面 ２
１…切断した板状プリズム ２２…研磨した板状プリ
ズム ２３…切断した四角柱プリズム ２４…研磨
治具 ２５…研磨治具２６…研磨治具 ２７…倣い
カム ２８…ダイヤ砥石 ２９…支持軸３０…固定
部 ３１…連結部 ３２…駆動部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学膜を介して接合された接合面を有
   し、前記接合面に光を入射する入射面と前記接合面を経
   由した光を出射する複数の出射面とを持つ光学プリズム
   の製造方法において、 複数枚の等厚の板状光透過部材の両面を研磨する工程
   と、 前記板状光透過部材の複数枚を光学膜を介在させつつ積
   層して接着一体化する工程と、 前記接着一体化された前記各板状光透過部材を各光学膜
   に対して入射面又は出射面となる角度で等厚にスライス
   して板状体とする工程と、 前記板状体の前記入射面又は出射面となる面を研磨する
   工程と、 前記面の研磨された板状体を他の入射面又は出射面とな
   る角度でスライスしてロッドにする工程と、 前記ロッドの前記他の入射面又は出射面となる面を研磨
   する工程とを有することを特徴とする光学プリズムの製
   造方法。
2. 【請求項２】 光学膜を介して接合された接合面を有
   し、前記接合面に光を入射する入射面と前記接合面を経
   由した光を出射する複数の出射面とを持つ光学プリズム
   の製造方法において、 複数枚の実質的に等長、等幅、等厚の板状光透過部材の
   両面を研磨する工程と、 前記板状光透過部材間に光学膜を介在させ端面がほぼ４
   ５°の角度をなすよう積層して接着一体化する工程と、 前記接着一体化された各板状光透過部材をその面に対し
   てほぼ４５°の角度で、かつ目的とする単位プリズムの
   寸法よりもやや厚くスライスして板状体とする工程と、 前記板状体の両面を研磨する工程と、 前記両面が研磨された板状体を前記光学膜の介在する接
   合面が端面から見てほぼ対角線上に位置するよう断面ほ
   ぼ正方形にスライスして複数のロッドとする工程と、 前記複数のロッドをスライス面が平面をなすよう並べて
   共通に研磨する工程と、 前記研磨されたロッドを立方体の目的とする単位プリズ
   ムにスライスする工程とを有することを特徴とする光学
   プリズムの製造方法。
3. 【請求項３】 光学膜が、偏光分離膜である請求項１又
   は２記載の光学プリズムの製造方法。
4. 【請求項４】 板状光透過部材が、ガラス板である請求
   項１乃至３のいずれか１項記載の光学プリズムの製造方
   法。