棱镜的制造方法、棱镜和使用该棱镜的光头装置.pdf

本发明的光头装置(1)是对DVD等的光记录媒体(20)进行信息记录、信息再生的装置，从激光发光元件(2)射出的激光透过棱镜(4)。棱镜4具有将三角柱状的第1棱镜构成体(41)与相同的三角柱状的第2棱镜构成体(42)夹有部分反射面(43)地进行接合的结构。在棱镜(4)的制造工序中，将同一个坯基材分割后的基材夹有部分反射面(43)地进行接合，作成第1棱镜构成体(41)和第2棱镜构成体(42)。由此，可提供能对夹有部分反射面进行接合的第1棱镜构成体与第2棱镜构成体的折射率差的量和符号进行控制的棱镜的制造方法、棱镜及其光头装置。

1、  一种棱镜的制造方法，具有通过相对光轴倾斜的部分反射面而接合的第1棱镜构成体和第2棱镜构成体，其特征在于，
对用来构成所述第1棱镜构成体和所述第2棱镜构成体的多个基材的折射率分别进行计测，
将该折射率的计测值大致相同的基材相互间夹有部分反射面地进行接合，并在接合时，根据所述折射率的计测值的大小，将所述多个基材以规定的位置关系进行配置。

2、  如权利要求1所述的棱镜的制造方法，其特征在于，
将3个以上的所述基材夹有部分反射面地进行接合，并在结合时，根据所述折射率的计测值，将所述3个以上的基材以折射率依次减小或依次增大的方式进行配置而构成层叠体，
然后，将该层叠体切断而获得多个棱镜。

3、  一种棱镜的制造方法，具有通过相对光轴倾斜的部分反射面而接合的第1棱镜构成体和第2棱镜构成体，其特征在于，
在将切出第1棱镜构成体和所述第2棱镜构成体的大尺寸的坯基材切断成多个基材后，将该多个基材相互间夹有部分反射面地进行接合。

4、  如权利要求3所述的棱镜的制造方法，其特征在于，
在将所述坯基材切断成3个以上的所述基材后，将该3个以上的基材夹有部分反射面地进行接合而构成层叠体，
然后，将该层叠体切断而获得多个棱镜。

5、  一种棱镜，其特征在于，用权利要求1～4中任一项所规定的方法来制造。

6、  如权利要求5所述的棱镜，其特征在于，
在将所述第1棱镜构成体与第2棱镜构成体的折射率差设为Δn时，该折射率差Δn应满足下列公式：
-0.001＜Δn＜0.001

7、  一种光头装置，其特征在于，将权利要求5或6中规定的棱镜用作光路合成元件或光路分离元件。

棱镜的制造方法、棱镜和使用该棱镜的光头装置
技术领域
本发明涉及用作光路合成元件或光路分离元件等的棱镜的制造方法、棱镜和搭载有该棱镜的光头装置。
背景技术
用于CD及DVD等的光记录盘片的记录、再生的光头装置，大体上具有：激光发光元件；使从该激光发光元件射出的激光进行入射的棱镜；使透过该棱镜的激光平行光化的准直透镜；以及将从准直透镜射出的平行光束聚光在光记录媒体上的物镜，并将它们按该顺序配置在光路上。
在这样的光头装置中，棱镜被用作光路合成元件或光路分离元件。例如，在图1所示的光学系统中，作为光路分离元件使用。棱镜4，具有通过相对从激光发光元件2射出激光的光轴L倾斜的部分反射面43进行接合的第1棱镜构成体41和第2棱镜构成体42，部分反射面43一方面使从激光发光元件2射出的激光向准直透镜5透过，另一方面使来自光记录媒体20的返回光向受光元件9进行反射。
在这样构成的光头装置中，从激光发光元件2射出的激光，作为发散光透过棱镜4，并向准直透镜5入射。因此，若不充分地对非点象差进行控制，在光记录媒体20上就不能形成小的光点。因此，对于构成棱镜4的第1棱镜构成体41和第2棱镜构成体42要用相同的材料构成，并将第1棱镜构成体41及第2棱镜构成体42的面精度及平行度等作为控制对象。
但是，在使用CD等的记录密度较低的光记录媒体的场合，若用以往那样的方法对棱镜4进行控制，则能得到一定程度的良好的再生特性，但是，在使用DVD等的记录密度高的光记录媒体的场合，仅用上述的控制方法就会发生非点象差超过容许量的事态。
对于该原因，本案申请人作了各种研究，结果发现即使第1棱镜构成体41和第2棱镜构成体42用相同的材料构成，根据制造批量或棱镜构成体的组合，会出现非点象差超过容许量的情况。也就是说，根据制造履历等虽然是低水平，但在第1棱镜构成体41与第2棱镜构成体42中有折射率差，这就会在棱镜4内发生光路长度差。而且，若开口数NA为相同，则非象差量与折射率差成正比。因此，在制造棱镜4时，只要使用折射率为相同或大致相同的基材就可以制造棱镜4。
但是，由于市售的棱镜用的基材的折射率的公差为±0.0010左右，故按其原状使用的场合，第1棱镜构成体41与第2棱镜构成体42的折射率差成为-0.002～0.002的范围，折射率差经常发生超过0.001的情况。而且，第1棱镜构成体41与第2棱镜构成体42的折射率差的符号为正和负时，非点象差的方向相差90o。又，利用射出波长405nm带域的激光即所谓蓝激光的激光二极管进行信息记录、信息再生的下一代光盘，与利用射出波长650nm带域的激光二极管进行信息记录、信息再生的DVD相比，开口数NA较高，该开口数NA也有0.85。因此，由于下一代光盘比DVD更容易受到非点象差的影响，故必需将第1棱镜构成体41与第2棱镜构成体42的折射率抑制得小。
发明内容
本发明，是鉴于上述问题而作成的，其目的在于，提供能对夹有部分反射面进行接合的第1棱镜构成体与第2棱镜构成体的折射率差的量和符号进行控制的棱镜的制造方法、棱镜和使用该棱镜的光头装置。
为了解决上述问题，本发明的棱镜地制造方法，具有通过相对光轴倾斜的部分反射面进行接合的第1棱镜构成体和第2棱镜构成体，其特征在于，对构成所述第1棱镜构成体和所述第2棱镜构成体用的多个基材的折射率分别进行计测，将该折射率的计测值大致相同的基材相互间夹有部分反射面地进行接合，并在接合时，根据所述折射率的计测值的大小，将所述多个基材以规定的位置关系进行配置。
在本发明中，对棱镜使用的基材的折射率分别进行计测，将折射率的计测值大致相同的基材相互间夹有部分反射面地进行接合。因此，由于第1棱镜构成体与第2棱镜构成体的折射率大致相同，激光以发散光的状态通过棱镜的任何位置，光路长度差均小，故能将因棱镜引起的非点象差的发生抑制得小。又，由于根据折射率的计测值的大小将多个基材以规定的位置关系进行配置，故即使在第1棱镜构成体与第2棱镜构成体中有折射率差，也能知道哪一侧为大。因此，由于掌握了因棱镜引起的非点象差的发生方向，故能与棱镜的非点象差的发生方向对应地构成光学系统，能防止因棱镜引起的非点象差的发生。
在本发明中，在同时形成许多棱镜的场合，将3个以上的所述基材夹有部分反射面地进行接合，并在结合时，根据所述折射率的计测值，将所述3个以上的基材以折射率依次减小或依次增大的方式进行配置而构成层叠体，然后，将该层叠体切断而获得多个棱镜。
在本发明的另一形态中，它是一种棱镜的制造方法，所述棱镜具有通过相对光轴倾斜的部分反射面进行接合的第1棱镜构成体和第2棱镜构成体，其特征在于，在将切出第1棱镜构成体和所述第2棱镜构成体的大尺寸的坯基材切断成多个基材后，将该多个基材相互间夹有部分反射面地进行接合。
在本发明中，由于将从同一个坯基材切出的基材相互间进行接合而制造棱镜，故第1棱镜构成体与第2棱镜构成体的折射率是相同的。因此，激光以发散光的状态通过棱镜的任何位置也不会发生光路长度差，故不发生因棱镜引起的非点象差。
在本发明中，在同时形成许多棱镜的场合，在将所述坯基材切断成3个以上的所述基材后，将该3个以上的基材夹有部分反射面地进行接合而构成层叠体，然后，将该层叠体切断而获得多个棱镜。
在本发明中，最好是在棱镜中，在将所述第1棱镜构成体与第2棱镜构成体的折射率差设为Δn时，该折射率差Δn应满足下列公式：
-0.001＜Δn＜0.001
应用本发明的棱镜，在光头装置中可用作光路合成元件或光路分离元件。
在本发明中，着眼点在于，在将激光作为发散光透过棱镜时，根据激光通过棱镜的哪1个位置来使占激光的全光路长度的第1棱镜构成体的光路长度与第2棱镜构成体的光路长度的比例进行变化，按照使第1棱镜构成体与第2棱镜构成体的折射率成为相同或大致相同的方式来制造棱镜。因此，采用本发明，由于激光通过棱镜的任何位置也不会发生光路长度差，即使发生也很小，故不发生因棱镜引起的非点象差，即使发生也很小。又，在制造棱镜时，即使在第1棱镜构成体与第2棱镜构成体中有折射率差，也能知道哪一侧为大，故可掌握因棱镜引起的非点象差发生的方向。因此，能与非点象差的发生方向对应地构成光学系统，能消除因棱镜引起的非点象差的发生。
图1是表示本例的光头装置的以光学系统为中心的概略结构图。
图2是表示在用于光头装置的棱镜中、棱镜构成体的折射率差与因棱镜引起的非点象差的关系的曲线图。
图3(a)～(c)是表示本发明实施形态1的棱镜的制造方法的说明图。
图4(a)～(g)是表示本发明实施形态2的棱镜的制造方法的说明图。
图5(a)～(d)是表示本发明实施形态3的棱镜的制造方法的说明图。
图6(a)～(h)是表示本发明实施形态4的棱镜的制造方法的说明图。
图7(a)和(b)是表示本例的光头装置的以另一光学系统为中心的概略结构图。
以下，参照附图对本发明的光头装置的一例进行说明。
[实施形态1]
图1是表示本例的光头装置的以光学系统为中心的概略结构图。图2是在光头装置中、表示构成棱镜的第1和第2的棱镜构成体的折射率差与因棱镜引起的非点象差的关系的曲线图。
图1所示的光头装置1是对于DVD等的光记录媒体20进行信息记录、信息再生的装置，具有：由射出波长650nm带域激光的激光二极管构成的激光发光元件2；将从该激光发光元件2射出的激光分割成3股光束用的衍射光栅3；将从该激光发光元件2射出的激光通过衍射光栅3进行入射的光路合成用或光路分离用的立体型的棱镜4；使透过棱镜4的激光平行光化的准直透镜5；增大反射镜6；以及将从准直透镜5射出的平行光束聚光在光记录媒体20上的物镜7，并将它们按该顺序配置在光路上。
棱镜4，具有将三角柱状的第1棱镜构成体41和相同的三角柱状的第2棱镜构成体42夹有部分反射面43地进行接合的结构，部分反射面43相对从激光发光元件2射出的激光的光轴倾斜成45度的角度。
在棱镜4的侧方，配置有受光元件9和传感器透镜8，由光记录媒体20反射来的返回光，通过物镜7、增大(前沿？)反射镜6、准直透镜5向棱镜4入射，利用部分反射面43，其光轴L直角折弯后向灵敏(？)透镜8和受光元件9引导。
这里，从准直透镜5来看，激光发光元件2侧的开口数，例如为约0.13，光记录媒体20侧的开口数，例如为约0.6。
另外，相对物镜7，构成有将其向聚焦方向和跟踪方向进行驱动的透镜驱动装置10。
(棱镜4的结构)
在这样构成的光头装置1中，构成棱镜4的第1棱镜构成体41和第2棱镜构成体42，由相同的树脂材料或玻璃材料等构成，在本形态中，在将第1棱镜构成体41与第2棱镜构成体42的折射率差设为Δn时，Δn应满足下列公式，用后述的方法来制造棱镜4。
-0.001＜Δn＜0.001
这里，将第1棱镜构成体41和第2棱镜构成体42的折射率作成相同或大致相同的理由如下：在棱镜4中的沿着箭头L1表示的光路的光成分中，棱镜4内的光路长度基本上是第1棱镜构成体41的光路长度，而沿着箭头L2表示的光路的光成分中，棱镜4内的光路长度基本上是第2棱镜构成体42的光路长度。因此，当在第1棱镜构成体41与第2棱镜构成体42中有折射率差时，根据激光通过的位置而发生光路长度差。因此，若将第1棱镜构成体41与第2棱镜构成体42的折射率作成相同或大致相同，则在激光作为发散光透过棱镜4时，通过透过的位置就不会发生光路长度差，或者即使发生也极小。因此，由于能抑制因棱镜4引起的非点象差，故能在光记录媒体20上形成小的光点。
又，第1棱镜构成体41与第2棱镜构成体42的折射率差Δn应满足下列公式，其设定的理由可参照图2进行如下的说明。
-0.001＜Δn＜0.001
图2是表示激光的光路方向上的棱镜4的长度、以及从准直透镜5来看将激光发光元件2侧的开口数分别进行改变时的第1棱镜构成体41与第2棱镜构成体42的折射率差Δn与非点象差的关系的曲线图。在图2中，将棱镜4中的激光的光路方向上的长度d作成4.5mm、从准直透镜5来看将激光发光元件2侧的开口数作成0.108时的结果用直线L11表示，将棱镜4中的激光的光路方向上的长度d作成4.5mm、从准直透镜5来看将激光发光元件2侧的开口数作成0.136时的结果用直线L12表示。又，将棱镜4中的激光的光路方向上的长度d作成3.0mm、从准直透镜5来看将激光发光元件2侧的开口数作成0.108时的结果用L13表示，将棱镜4中的激光的光路方向上的长度d作成3.0mm、从准直透镜5来看将激光发光元件2侧的开口数作成0.136时的结果用直线L14表示。
从图2所示的结果可知，只要将第1棱镜构成体41与第2棱镜构成体42的折射率差Δn收纳于上列公式的范围内地对棱镜4进行组装，就能将因棱镜4引起的非点象差抑制得小。
并且，在本形态中，在第1棱镜构成体41与第2棱镜构成体42的折射率中有大小的场合，以确定第1棱镜构成体41与第2棱镜构成体42中哪1个棱镜构成体的折射率大的方法来制造棱镜4。因此，由于知道因棱镜4引起的非点象差的发生方向，故能根据棱镜4的非点象差的发生方向来构成光学系统，能防止因棱镜4引起的非点象差的发生。
而且，利用射出波长405nm带域的激光即所谓蓝激光的激光二极管进行信息记录、信息再生的下一代的光盘，与利用射出波长650nm带域的激光二极管进行信息记录、信息再生的DVD相比，开口数NA较高，其开口数NA也有0.85。因此，下一代光盘与DVD相比，由于容易受非点象差的影响，必需将第1棱镜构成体41与第2棱镜构成体42的折射率差抑制得小，但若满足上述的条件，则也能与这种下一代光盘对应。
(棱镜的制造方法1)
图3(a)～(c)是表示本发明实施形态1的棱镜的制造方法的说明图。
在本形态中，如图3(a)所示，将构成棱镜构成体41、42用的直角三角柱状的透明的基材44预先准备多个，对各基材430的折射率进行测定。
并且，如图3(b)所示，将折射率的计测值大致相同的基材44的斜面相互间夹有部分反射面43地进行接合，形成层叠体440。这时，在完成棱镜4的状态下，使第1棱镜构成体41与第2棱镜构成体42的折射率差Δn满足下列公式，选择使用基材44，
-0.001＜Δn＜0.001
并使层叠体440中相邻的基材45的折射率差(Δn)也满足上列公式。
又，在接合时，根据折射率的计测值的大小将2个基材44以规定的位置关系进行配置。例如，2个基材44中，对于构成第1棱镜构成体41侧的基材使用折射率高的基材，对于构成第2棱镜构成体42侧的基材使用折射率低的基材。
另外，部分反射面43是在2个基材44中的一方的基材的斜面上将高折射材料与低折射材料、例如将TiO₂与SiO₂通过相互层叠形成为一样的厚度。对于这样的部分反射面43，若在接合之前，则也可以在折射率的计测前或折射率的计测后的任1个时间中进行，但两种场合均是在2个基材44中的一方上形成。又，在将2个基材44接合时，在2个基材44之间夹有紫外线硬化型粘接剂等使其硬化。
接着，如图3(c)所示，将基材44相互间粘接后的层叠体440，在长度方向上隔有规定的间隔地进行切断。其结果，制造出多个通过部分反射面43将三角柱状的第1棱镜构成体41与相同的三角柱状的第2棱镜构成体42接合的立体型的棱镜4。
这样，在本形态中，对各棱镜用的基材44的折射率进行计测，将折射率的计测值大致相同的基材44相互间夹有部分反射面43地进行接合来制造棱镜4。因此，由于第1棱镜构成体41与第2棱镜构成体42的折射率大致相同，即使激光以发散光的状态通过棱镜4的任何位置，光路长度差均小，故能将因棱镜4引起的非点象差的发生抑制得小。
又，由于根据折射率的计测值的大小，将多个基材44以规定的位置关系进行配置，即使第1棱镜构成体41与第2棱镜构成体42中有折射率差，也能知道哪一侧为大。因此，由于掌握了因棱镜4引起的非点象差的发生方向，故能与因棱镜4引起的非点象差的发生方向对应地构成光学系统，能消除因棱镜4引起的非点象差。
(棱镜的制造方法2)
图4(a)～(g)是表示本发明实施形态2的棱镜的制造方法的说明图。
在本形态中，如图4(a)所示，准备多个构成棱镜4用的板状的透明的基材45。
接着，对各基材45的折射率分别进行计测。在进行该折射率的计测前或进行折射率的计测后，如图4(b)所示，在基材45的上面形成部分反射面43。
接着，将基材45相互间夹有部分反射面43地进行接合。对此，使用图4(c)所示的夹具70，将形成部分反射面43的面作成上侧，将基材45在面方向上以等距离错开地进行层叠，形成呈45度的倾斜角度的阶梯状的层叠体450。夹具70，具有水平的基板71和从该基板71的一端部以45度的角度起立的倾斜板72。因此，在将基材45层叠在基板71上时，通过使基材45的下面的一边451与倾斜板72抵接，将层叠体450形成呈45度的倾斜角度的阶梯状。又，在各基材45之间预先夹有紫外线硬化型粘接剂等，在对层叠体450进行加压的状态下照射紫外线并使夹在基材45之间的粘接剂硬化量，如图4(d)所示，就能将层叠体450作成一体化。
这样，在构成层叠体450时，使折射率的计测值大致相同的基材45相互间夹有部分反射面43地进行邻接，本形态中，按照将基材45以折射率依次减小或依次增大的方式进行配置而构成层叠体450。又，在棱镜4完成后的状态下，使第1棱镜构成体41与第2棱镜构成体42的折射率差Δn满足下列公式，选择使用基材45，
-0.001＜Δn＜0.001
并使层叠体450中相邻的基材45的折射率差(Δn)也满足上列公式。
接着，将层叠体450，在图4(d)用点划线所示的1次切断预定面F1进行切断后，在图4(e)用点划线所示的2次切断预定面F2进行切断，然后，在沿图4(f)所示的3次切断预定面F3以一定间隔进行切断，即可制造出多个图4(g)所示的棱镜4。
在这样构成的场合，对各棱镜用的基材45的折射率进行计测，使折射率的计测值大致相同的基材45相互间邻接，以依次减小或依次增大的方式将基材45进行配置，构成层叠体450，故在将层叠体450切断后获得的棱镜4中，第1棱镜构成体41与第2棱镜构成体42的折射率大致相同。因此，激光以发散光的状态通过棱镜4的任何位置，光路长度差均小，故能将因棱镜4引起的非点象差的发生抑制得小。
又，由于根据折射率的计测值的大小，以规定的顺序将多个基材45进行配置，故即使在第1棱镜构成体41与第2棱镜构成体42中有折射率差，也能知道哪一侧为大。因此，由于掌握了因棱镜4引起的非点象差的发生方向，故能与因棱镜4引起的非点象差的发生方向对应地构成光学系统，能消除因棱镜4引起的非点象差。
(棱镜的制造方法3)
图5(a)～(d)是表示本发明实施形态3的棱镜的制造方法的说明图。
在本形态中，如图5(a)所示，预先准备构成棱镜4用的长的直角三角柱状的透明的坯基材46，在长度方向将其切断，如图5(b)所示，作成直角三角柱状的2个基材47。并且，对于2个基材47中的一方，形成部分反射面43。
接着，如图5(c)所示，将基材47的斜面相互间夹有部分反射面43及粘接剂而形成对向，然后使粘接剂硬化，如图5(d)所示，将基材47的斜面相互间夹有部分反射面43地进行接合，制造立体型的棱镜4。
这样，在本形态中，由于将从同一个坯基材46切出的基材47相互间进行接合而制造棱镜4，故第1棱镜构成体51与第2棱镜构成体52的折射率是相同的。因此，由于激光以发散光的状态通过棱镜4的任何位置也不会发生光路长度差，故不发生因棱镜4引起的非点象差。
(棱镜的制造方法4)
图6(a)～(h)是表示本发明实施形态4的棱镜的制造方法的说明图。
在本形态中，如图6(a)所示，预先准备由大尺寸的透明基板构成的坯基材48，如图6(b)所示，将其切断成3片以上而作成基材45。
接着，如图6(c)所示，在基材45的上面形成部分反射面43。这里，对于部分反射面43，也可以预先以坯基板48的状态形成。
接着，将基材45相互间夹有部分反射面43地进行接合，作成图6(d)所示的层叠体450。在此，与实施形态2同样，使用图6(d)所示的夹具70将形成了部分反射面43的面作为上侧，将基材45朝面的方向、等距离错开地进行层叠，将基材45相互间用粘接剂进行接合，形成层叠体450。
接着，将层叠体450，在图6(e)中以点划线所示的1次切断预定面F1进行切断后，在图6(f)中用点划线所示的2次切断预定面F2进行切断，然后，沿着图6(g)所示的3次切断预定面F3以一定间隔进行切断，即可制造出多个图6(h)所示的棱镜4。
在本形态中，也与实施形态3同样，由于将从同一个坯基材48切出的基材45相互间进行接合而制造棱镜4，故第1棱镜构成体51与第2棱镜构成体52的折射率是相同的。因此，激光以发散光的状态通过棱镜4的任何位置也不会发生光路长度差，故不发生因棱镜4引起的非点象差。
[其它的实施形态]
在上述任1个实施形态中，都是将直角等腰三角柱状的第1棱镜构成体41与第2棱镜构成体42夹有部分反射面43地进行接合的立体型的棱镜4作为例子作了说明，而如图7(a)所示，本发明也可以应用于部分反射面43形成了从激光发光元件2射出激光的相对光轴L呈45度以外的角度那样的异型棱镜4a。又，在第1棱镜构成体41与第2棱镜构成体42之间，除了作为部分反射面43的偏光分离膜及半反射镜膜以外，也可以夹有相位差膜等。
又，如图7(b)所示，为了对光记录媒体20即DVD和CD进行信息记录、信息再生，在制造具有射出波长650nm带的激光的第1激光发光元件21和射出波长780nm带的激光的第2激光发光元件22的2种波长的光头装置1a中使用的复合棱镜4b时、也可以应用本发明。
产业上利用的可能性
在本发明中，着眼点在于，在将激光作为发散光透过棱镜时，根据激光通过棱镜的哪1个位置来使占激光的全光路长度的第1棱镜构成体的光路长度与第2棱镜构成体的光路长度的比例进行变化，以第1棱镜构成体与第2棱镜构成体的折射率成为相同或大致相同的方式来制造棱镜。因此，采用本发明，由于激光通过棱镜的任何位置均不会发生光路长度差，即使发生也很小，故不会发生因棱镜引起的非点象差，即使发生也很小。又，在制造棱镜时，即使在第1棱镜构成体与第2棱镜构成体中有折射率差，也能知道哪一侧为大，故可掌握因棱镜引起的非点象差发生的方向。因此，能与非点象差的发生方向对应地构成光学系统，能消除因棱镜引起的非点象差的发生。