JPS63147106A

JPS63147106A - 光学部品

Info

Publication number: JPS63147106A
Application number: JP61293968A
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: 1986-12-10
Filing date: 1986-12-10
Publication date: 1988-06-20

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−１２波長分離フィル
ター等、複数ケの基板（プリズム）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
、一部既にレーザーディスク、文書ファイル装置等が実
用化、されている。従来この種の光学ヘッドの光学系は
、例えば第２図のような構成である。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、３Ａ波長板７．絞、ｐレン
ズ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９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
ムスプリッタ−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−６は、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３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１５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１６で
接合して、所望の特性を得るものである。

第４図に示すように、プリズム１２．１３の屈折率が約
１．５１で、高屈折率物質ＨとしてＴｉＯ２゜低屈折率
物質りとしてＳｉＯ２を用い、プリズムから数えて奇数
層をＴ　１０２　、偶数層を５ｉＱ２とし、第１層、第
３層、第１７層、第１９層の光栄的膜厚がｏ、７７λ。

／４（λ。は設計基準波長）で、前記以外の各層の光学
的膜厚をλ。／４で１９層積層した、８３０ｎｍ付近を
波長帯とした偏光ビームスプリッタの分光透過率特性の
シュミレーション結果を第６図に示す。入射角は４６°
、設計基準波長λ。は９１０ｎｍである。１７がＰ偏光
の分光透過率で、１８がＳ偏光の分光透過率である。

前記の接着剤１６は、熱硬化型、紫外線硬化型等、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る場合の作業手順について、第６
図を用いて説明する。光学多層膜１５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１５上に熱硬化型接着剤１６ａ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、オーブ
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３０　Ｋｇ／ｃｒｒｔ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−５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１５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、０，１ｍｗ／ｃｉ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１
３との仮固定を行なう（仮固定とは、プリズム１２．１
３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。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公租度で
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１　ｍｗＡ４の紫
外線で約１ｏ分程度で３０　ＫＬｖ／ｃｍ以上の引張剪
断強度を有する接合でき、偏光ビームスプリッタ−５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１礼　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）接着剤の種類により多少異なるが、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べ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１
２．１３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こりにくい。

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２０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。

次に紫外線硬化型接着剤を用いて接着した偏光ビームス
プリッタ−の分光透過率特性を第７図に示す。縦軸は透
過率（単位二％）であり、横軸は波長（単位：ｎｍ）で
ある。３１は紫外線硬化型接着剤で仮固定した状態での
Ｐ偏光の分光透過率特性を示し、３２は同状態でのＳ偏
光の分光透過率特性を示し、３３は本硬化（１ｍｗＡ肩
の紫外線を１ｏ分間照射）後のＰ偏光の分光透過率特性
を示し、３４は本硬化後のＳ偏光の分光透過率特性であ
る。

上記のように、使用波長帯８２０ｎｍにおいてＰ偏光透
過率は、仮固定時９８％に比べ、本硬化後８５％と大幅
に透過率劣化が発生した。そこで本硬化後の８２０ｎｍ
においてＰ偏光の反射率を測定したが、反射率は１％以
下であり、接着剤層の光の干渉効果によるものではなか
った。また、８２０ｎｍのＳ偏光反射率を測定したとこ
ろ９０係であった。

次に、２レーザ光ヘツドの構成光学部品の１つであり、
λ１．のＳ偏光の光は反射し、Ｐ偏光の光は透過すると
ともに、λ２のＳ偏光およびＰ偏光の光を通過させる偏
光ビームスプリツタ兼２波長分離フィルターについても
検討を行なった。第８図に、プリズムの屈折率が１．５
１で高屈折率物質としてＴｉＯ２，低屈折率物質として
５ｉ０２を用い、プリズムから数えて奇数層をＴｉＯ２
，偶数層を５ｉ０２を交互に３５層積層した、前記偏光
ビームスプリッタ−兼２波長分離フィルターの分光透過
特性のシュミレーション結果を示す。第１層、第３５層
の光学的膜厚は０．５８λ。／４（λ。は設計基準波長
）で、第３層、第３３層は０．７８６λ。／４、第５層
、第３１層は１．０９７λ″ｏ／４、第７１．第２９層
は０．９λ。／４で、前記以外の各層はλ。／４である
。入射角は６５°、設計基準波長は９００ｎｍである。

４０はＰ偏光の分光透過率で、４１がＳ偏光の分光透過
率である。

第９図に、紫外線硬化型接着剤を用いて接着した偏光ビ
ームスプリッタ−兼２波長分離フィルターの分光透過率
特性を示す。４２は紫外線硬化型接着剤で仮固定した状
態でのＰ偏光の分光透過率特性を示し、４３は同状態で
のＳ偏光の分光透過率特性を示し、４４は本硬化後のＰ
偏光の分光透過率特性を示し、４５は本硬化後のＳ偏光
の分光透過率特性である。波長λ１　（７８０ｎｍ）に
おいてＰ偏光の透過率は仮固定時９９％に比べ、本硬化
後は８６％に、また波長λ２　　（８６０ｎｉｎ　）に
おいてＳ偏光の透過率は仮固定時９９％に比べ本硬化後
は７６％程度まで透過率特性が劣化した。

以上のように、紫外線硬化型接着剤を用いた場合、作業
性５作業効率の面で多くの長所を持っているが、分光透
過率特性が悪くなる欠点があり、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ような光学部品の接
着には不向さであった。

問題点を解決する為の手段上記問題点を解決する本発明の技術的手段は、高屈折率
物質が最上層である光学多層膜上に、前記光学多層膜の
低屈折率物質と同一物質から成る保護膜を形成すること
である。

作　　用本発明は、上記の保護膜を形成することにより、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特性劣化の少ない光学部
品が得られる。

実施例発明者らは、紫外線硬化型接着剤を用いて接着する場合
の作業面での長所をすて難い念め、前記紫外線硬化型接
着剤を用いて紫外線を照射して接合しても、特性劣化を
少なくする種々の検討を行なった。その結果、Ｔ　１０
２とＳ　ｉ０２の交互多層膜で最終層がＴｉＯ２から成
る光学多層、嘆の上部に、前記光学多層膜の低屈折率物
質と同一物質から成る保護膜を形成することで、特性劣
化の少ない光学部品が紫外線硬化型接着剤を用いて接着
しても得られることを見出した。

第１０図に、本発明の偏光ビームスプリッタ−の−例を
示す。従来の偏光ビームスプリッタ−５Ｓ　ｉ０２を用
い、プリズム１２から数えて奇数層をＴｉＯ２，偶数層
を５ＩＯ２に交互に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０
．７７λ。／４（λ。は設計基準波長）で、前記以上の
各層の光学的膜厚をＡ０／４である。光学多層膜１６の
上部には、光学多層膜１５の低屈折率物質りと同一物質
であるＳｉＯ２から成る保護層５０が光学的膜厚にして
λ。形成され、紫外線硬化型接着剤１６−ｂを介して他
のプリズム１３が接合されている。第１図に前記偏光ビ
ームスプリッタの分光透過率特性のシュミレーション結
果と紫外線硬化型接着剤を用いて本硬化させた後の分光
透過率特性を示す。設計基準波長λ。は９１０ｎｍで、
入射角は４５°である。

６１がＰ偏光のシュミレーションによる分光透過率を示
し、５２がＳ偏光のシュミレーションによる分光透過率
を示し、５３が本硬化後のＰ偏光の分光透過率を示し、
５４が本硬化後の分光透過率を示す。使用波長帯８２０
　ｆｌＴｎにおいて、Ｐ偏光の透過率は、本硬化後にお
いても９７％を確保しており、従来例に比べ１２％も減
少を防止できており、大幅な特性改善が出来ている。８
２０ｎｍにおけるＳ偏光の反射率を測定した結果、９８
係確保されている。以上のように光学多層膜１５の上部
にＳｉＯ２の保護層を設けた効果は犬である。

第１１図〜第１３図は、ＳｉＯ２から成る保護層５０の
光学的膜厚を種々変更した場合の偏光ビームスプリッタ
−の分光透過率特性のシュミレーション結果を示す。

第１１図は保護層５０の光学的膜厚が０．５λ。／４（
λ。−９１０ｎｍ）の結果であり、６６はＰ偏光。

５６はＳ偏光の分光透過率特性である。第１２図は保護
層５０の光学的膜厚が３．○λ。／４の結果であり、６
７はＰ偏光、５８はＳ偏光の分光透過率特性である。第
１３図は保護層５０の光学的膜厚が８．０λ。／４の結
果であり、５９はＰ偏光、６０はＳ偏光の分光透過率特
性である。

以上のように、第５図に示した従来の偏光ビームスプリ
ッタ５の分光特性に対し、第１図、第１１図〜第１３図
に示すように、保護層５０を設けても、光学的膜厚を変
えても設計上の分光透過率特性は変らない。

第１４図に、プリズムの屈折率が１．５１で、高屈折率
物質としてＴｉＯ２，低屈折率物質としてＳ　１０２を
用い、プリズムから数えて奇数層をＴ　ＩＱ２゜部数層
をＳｉＯ２の交互３５層の光学多層膜の上部に３１０２
から成る保護層を設けた偏光ビームスプリツタ兼２波長
分離フィルターの分光透過率のシュミレーション結果と
、紫外線硬化型接着剤を用いて接着した後の分光透過率
を示した。光学多層膜の光学的膜厚は従来と同様、第１
層、第３５層は０．５８λ。／４゜第３層と第３３層は
０　、７８６λ。／４．第５層と第３１層は１．０９７
λ。／４．第７層と第２９層ば０．９λ。／４で、前記
以外の各層はλ。／４である。

また、保護層の光学的膜厚は４．０λ。／４であり、設
計基準波長λ。は９００ｎｍであり、入射角は５５°で
ある。

６０はシュミレーションによるＰ偏光の分光透過率であ
り、６１は同Ｓ偏光特性、６２は紫外線硬化型接着剤を
用いて接着（本硬化）後のＰ偏光特性で、６３は同Ｓ偏
光特性である。波長Ｊ、（７ｓ。

ｎｍ）においてＰ偏光の本硬化後の透過率は従来８６チ
に比べ本発明では９８係であり、また波長λ２（ｓｓｏ
ｎｍ）においてＳ偏光の本硬化後の透過率は従来７６チ
に比べ本発明では９７％と大幅に改善されている。

以上のような、光学多層膜の製作は、電子ビーム蒸着装
置等で製作されており、５ｉ０２から成る保護層も同一
工程で可能であぺと同時保護１の光学的膜厚は前記説明
のように分光透過率に影響を与えないので、容易に製作
が可能であるばかりか、偏光ビームスプリッタ、２波長
分離フィルター。

ビームスプリッタ等、プリズム上に光学多層膜を形成し
、他のプリズムと接合してなる光学部品においては、そ
の効果は犬である。

発明の効果以上、述べてきたように、ＴｉＯ２と５ｉＱ２の交互多
層膜で最終層がＴｉＯ２から成る光学多層膜の上部に、
ＳｉＯ２から成る保護層を形成したプリズムと、他のプ
リズムとを紫外線硬化型接着剤を用いて、紫外線を照射
して接着することにより１作業能率の向上を図るととも
に、接着による特性劣化を改善でき、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図は本発明の一実施例における光学部品のシュミレ
ーションと製造した偏光ビームスプリッタの分光特性図
、第２図は光学ヘッドの概要図、第３図は偏光ビームス
プリッタの断面図、第４図は従来の偏光ビームスプリッ
タの構成図、第５図は従来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特性図、第６図は接着方法の
概要図、第７図は従来構成で製造した偏光ビームスプリ
ンタの分光特性図、第８図は従来構成での偏光ビームス
プリツタ兼２波長分離フィルターのシュミレーションに
よる分光特性図、第９図は従来構成で製造した偏光ビー
ムスプリツタ兼２波長分離フィルターの分光特性図、第
１０図は本発明の偏光ビームスプリッタの構成図、第１
１図、第１２図。第１３図は本発明の保護層膜厚検討図、第１４図は本発
明の一実施例におけるシュミレーションと製造した偏光
ビームスプリツタ兼２波長分離フィルターの分光特性図
である。１２．１３・・・・・・プリズム、１６−ｂ・・・・・
・紫外線硬化型接着剤、１５・・・・・・光学多層膜、
６０・・・・・・保護層。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図ｔ’０尤米第４図１２７リズムＴＲＡＮＳＭＩｎＡＮＣＥ第６図ＴＲＡＮ、５ＭＩＴＴＡＮＣＥ　（γ・）ＴＲＡＮ、３
ＭＴＴＴＡＮＣＥ第１０図ｒ２　　フツスム

Claims

【特許請求の範囲】

　一方のプリズム上に、高屈折率物質としてＴｉＯ＿２
、低屈折率物質としてＳｉＯ＿２を用いた交互多層膜で
最終層がＴｉＯ＿２から成る光学多層膜を形成し、その
上部に低屈折率物質と同一のＳｉＯ＿２から成る保護層
を設け、他のプリズムとを紫外線硬化型接着剤で接着し
たことを特徴とする光学部品。