反射棱鏡,光拾取裝置及反射棱鏡的制造方法

專利名稱：反射棱鏡,光拾取裝置及反射棱鏡的制造方法
技術領域：
本發明涉及一種用于改變光路的反射棱鏡、適用該反射棱鏡的光拾取 裝置以及制造上述反射棱鏡的反射棱鏡的制造方法。
背景技術：
光拾取裝置或液晶投影機等光學系統由各種光學部件而構成，作為其 構成部件之一，有用于改變光路的反射棱鏡。作為反射棱鏡，使用在棱鏡 的一面形成反射膜的棱鏡，或不使用反射膜而利用空氣和棱鏡間的折射率 差在棱鏡內部進行反射的棱鏡(以下，稱之為內部反射棱鏡)。
近年來，光學系統的緊湊化成為必須的課題，因此，通過使用內面反 射棱鏡，而可以滿促緊湊化的要求。并且，由于內面反射棱鏡利用折射率 差，因此，優選使用折射率高的材料。這樣，在除去散亂光的方面獲得有 利的效果，從這一點上，得以使用內面反射棱鏡。
上述的內面反射棱鏡由具有光入射的入射面、和從入射面入射的光反 射的反射面、和在反射面反射的光出射的出射面的三角柱狀的棱鏡而成。 此時，在光透過乃至反射入射面、反射面和出射面期間產生散光像差或光 焦度(焦點偏移，光斑圖像劣化等像差)。散光像差或光焦度(以下，將這
些像差只作為像差)是由上述3個面的面精度而發生的。棱鏡的面精度由 平面研磨而做出的，在某種程度上，也可將面接近于平面，但不能作為理 想的平面狀態(平面度為0的理想平面)。為此，不可避免地發生像差， 導致光斑圖像劣化等問題。尤其，反射棱鏡的情況，由于，利用折射率差 使光反射，因此，優選在棱鏡使用折射率高的材料，這樣，增幅在各面發 生的像差。
于是，在專利文獻1公開謀求改善散光像差的方法。專利文獻l，通 過在高速度旋轉驅動的轉鏡所具備的偏向部件的反射面，加熱或冷卻偏向 部件的形狀而使入射面及出射面變形為凹面或凸面，補正起因于遠心力或加工制造時產生的歪斜的散光像差。為此，控制安裝偏向部件的締緊部件 的溫度。
專利文獻1專利公開2006-267716號公報
近幾年，光學系統有高功能化及大容量化的傾向，對系統整體精度的 要求越來越高。例如，在光拾取裝置，使用波長非常短的光，存儲或再生 大容量的信息，為此，對各光學部件也要求極為高的精度。在專利文獻l， 根據反射面的歪斜，使入射面及出射面的形狀變形為具有適當的曲率的凹 面或凸面而補正散光像差，但通過控制締緊部件的溫度而使面變形，獲得 被高精度控制的曲面是極為困難。
而且，在專利文獻l，需要使入射面及出射面的形狀變形的締緊部件， 會導致機構的復雜化等問題。由于近年的光學系統有緊湊化的傾向，因此， 各光學部件的形狀的小型化及部件數的消減成為必須的課題。從而，若使 用用于補正像差的部件(在專利文獻l中締緊部件)，則不能滿足緊湊化 的要求。
另一方面，在棱鏡的一面形成反射膜的反射棱鏡的情況，由于反射膜 對棱鏡面作用使之凹陷或凸出彎曲的膜應力，因此，在反射面反射的光發 生散光像差或光焦度(焦點偏離，光斑圖像劣化等像差)。散光像差或光 焦度(以下，將這些像差只稱為像差)起因于面的平面度而發生的。反射 膜根據膜的種類而變化，但其具有內部應力，通過其內部應力對反射膜面 的平面度帶來影響。據此，在反射膜面不可避免地發生像差。
尤其，根據近年的光學系統的緊湊化的要求，要求更薄型的反射棱鏡。 作為薄型的反射棱鏡有由光入射的入射面、反射膜被成膜的反射膜面、使 從入射面入射的光向反射膜面反射，并使在反射膜面反射的光出射的出射 面而構成的反射棱鏡。該反射棱鏡，入射面和反射膜面所成的角度呈鈍角， 反射膜面和出射面所成的角度及入射面和出射面所成的角度呈銳角。反射 膜面和出射面所成的角度為鈍角，因此，可將反射棱鏡整體形成為薄型的 形狀。從而，在該薄型的反射棱鏡也形成有反射膜面，所以，根據反射膜 的膜應力，在反射膜面反射的光發生像差。
在專利文獻1公開改善由反射膜的膜應力的影響的光學多層膜濾光 片。專利文獻2，通過在玻璃基板的電介質多層膜的相反面形成電介質單層膜而恢復根據形成在玻璃基板的電介質多層膜的膜應力發生在基板的 彎曲。
專利文獻2專利公開2005-43755號公報
專利文獻2的光學多層膜濾光片，為補正由產生于平板狀的基板的膜 應力引起的變形，使用電介質單層膜。該電介質單層膜為了補正基板的變 形而被使用，但為發揮光學元件的功能，是原本不需要的膜。例如，在為 反射棱鏡的反射面以外的面的出射面(或入射面)成膜用于補正基板的變 形的電介質單層膜時，在反射棱鏡的反射功能原本不需要該電介質單層 膜。此時，光透過電介質單層膜，但通過光透過電介質單層膜，對光帶來 影響。如專利文獻1所述，作為此影響之一，有通過光透過電介質單層膜， 在透過率產生波動，不能獲得良好的光學特性的問題。在專利文獻l將波 動控制在微小范圍內，但是，仍為發揮光學元件的功能，形成原本不需要 的膜，從而對光多少帶來作用，結果對光學特性帶來影響。
并且，若成膜用于補正形狀的電介質單層膜，則還有原本不需要的膜 成為需要，會增加其份額的成本的問題。

發明內容
于是，本發明的目的在于，將各面的形狀形成為近似于理想平面的光 學平面的同時，謀求像差的改善。而且，其目的還在于，在使用反射膜的 反射棱鏡，謀求抑制由反射棱鏡的反射膜而產生的像差。
為解決以上的課題，本發明的第l方式的反射棱鏡，其特征在于，將 形成在透鏡部件的入射面、反射面和出射面的3個面全部形成為光學平面， 在上述3個面中的1個面持有凹傾向的光學平面時，剩余2個面為持有凸 傾向的光學平面，在上述3個面中的l個面持有凸傾向的光學平面時，剩 余2個面為持有凹傾向的光學平面。
第l方式的反射棱鏡(在棱鏡內面反射的內面反射棱鏡)，通過將3 個面中的l個面的光學平面的凹凸傾向和剩余2個面的光學平面的凹凸傾 向相反形成，可謀求像差的改善。在此，所謂光學平面是持有微小的凹或 凸傾向的平面。在形成光學平面時， 一般進行平面研磨加工平面，但不能 獲得理想平面，不可避免地發生持有凹或凸任意傾向的光學平面。第l方式中，通過將凹或凸在上述1個面和上述剩余2個面積極地形成為相反方 向，謀求像差的改善。另外，在此所說的像差是指散光像差或光焦度(焦 點偏離，光斑圖像劣化等像差)等，但不包括球面像差。
因此，各面形成為光學平面，始終形成為平面。根據曲面的曲率謀求 像差的改善時，必須極其高精度地控制曲率，但各面始終為光學平面，因 此，容易控制像差。而且，為進行補正，不是使用專用的部件，而是通過 控制光學平面的凹凸的傾向謀求像差的改善。因此，不用增加部件數，就 可以達成光學系統整體的緊湊化。
為了形成光學平面，可以適用磨光研磨或纏繞膜研磨等的平面研磨。 例如，通過使用纏繞膜研磨透明部件的面，'可以形成光學平面。而且，為 了積極控制光學平面的凹凸傾向，使纏繞膜也持有凹凸。光學平面持有凹 傾向時，對纏繞膜使用凸之物，光學平面持有凸傾向時，對纏繞膜使用凹 之物。由此，可以積極地控制光學平面的凹或凸傾向。
本發明的第2方式的反射棱鏡，其特征在于，在第1方式的反射棱鏡， 上述反射面為凸傾向的光學平面時，將上述入射面和上述出射面形成為持 有凹傾向的光學平面，上述反射面為凹傾向的光學平面時，將上述入射面 和上述出射面形成為持有凸傾向的光學平面。
內面反射棱鏡的情況，從入射面入射的光在棱鏡內部行進，并在反射 面進行內面反射，從出射面出射。此時，光在棱鏡的內面反射，因此，對 像差的影響最大的是反射面。于是，通過反射面為凸傾向的光學平面時， 將入射面和出射面形成為持有凹傾向的光學平面，反射面為持有凹傾向的 光學平面時，將入射面和出射面形成為持有凸傾向的光學平面，從而，可 有效地抑制在影響最大的反射面發生的像差。此時，反射面給像差帶來的
影響非常大，所以，優選將反射面的平面度盡量接近o。
本發明的第3方式的反射棱鏡，其特征在于，在第1或第2方式的反 射棱鏡，將上述反射面的牛頓數設為N1、將上述入射面的牛頓數設為N2、 將上述出射面的牛頓數設為N3、將上述透明部件的折射率設為n、將入射 于上述反射棱鏡的光的波長設為入、將入射于上述反射棱鏡的光的光路剖 面的直徑設為0、面持有凸傾向時，將上述N1、 N2及N3設為正值、面持有凹傾向時，將上述Nl 、 N2及N3設為負值時，滿足I (n-1) X (N2+N3) +2.12 XnXNl I《(3X入)/02。
由于入射面、反射面和出射面為持有微小的凹或凸的傾向的光學平 面，因此，各面的牛頓數并不是0。但是，若各面的牛頓數過多，則像差 超過允許范圍。于是，為了滿足上述式，選擇N1、 N2、 N3，可以滿足像差 的允許范圍。
本發明的第4方式的光拾取裝置，具有第1至3方式的任一種反射棱 鏡。上述反射棱鏡，除光拾取裝置外，還可以適用于液晶投影機等投射型 顯示裝置或數碼相機等的攝像裝置.。
本發明的第5方式的反射棱鏡制造方法，是制造具有入射面、反射面 和出射面的反射棱鏡的反射棱鏡的制造方法，其特征在于，研磨透明部件， 形成成為持有凹或凸傾向的光學平面的上述反射面之后，在上述反射面為 持有凹傾向的光學平面時，形成成為持有凸傾向的光學平面的入射面和出 射面，在上述反射面為持有凸傾向的光學平面時，形成成為持有凹傾向的 光學平面的入射面和出射面。
如上述，在入射面、反射面和出射面之中，像差的影響變得最大的是 反射面。于是，首先形成持有凹或凸傾向的光學平面的反射面，其后，對 應反射面的研磨，形成持有凸或凹傾向的光學平面的入射面及出射面，從 而，能有效抑制像差。而且，在入射面和出射面，凹或凸傾向相同，但是 反射面的凹或凸傾向為相反。
本發明的第6方式的反射棱鏡的制造方法，其特征在于，在第5方式 的反射棱鏡的制造方法，將上述反射面的牛頓數設為N1、將上述入射面的 牛頓數設為N2、將上述出射面的牛頓數設為N3、將上述透明部件的折射 率設為n、將入射于上述反射棱鏡的光的波長設為入、將入射于上述反射 棱鏡的光的光路剖面的直徑設為0 、面持有凸傾向時，將上述N1、 N2及 N3設為正值、面持有凹傾向時，將上述N1、 N2及N3設為負值時，使得滿 足| (n-l) X (N2+N3)+2. 12XnXNl<formula>formula see original document page 10</formula>，進行上述入射面和上
述出射面的研磨。
在進行反射面的研磨時可獲得反射面的牛頓數N1，但按照此時的N1， 為了獲得滿足上述式的N2和N3，進行入射面和出射面的研磨。由此，可以制造滿足像差允許范圍的反射棱鏡。此時，由于對像差的影響最大的面 是反射面，因此，優選研磨反射面使得N1的值盡量近似于0。
本發明的第7方式的反射棱鏡的制造方法，是制造持有入射面、反射 面和出射面的三角柱狀的反射棱鏡的反射棱鏡的制造方法，其特征在于， 具有第1研磨工序，將平板狀的透明部件的一面平面研磨成持有凹或凸 傾向的光學平面；切斷工序，將經過上述第l研磨工序的透明部件切斷成
長條狀并生成長條部件；第2研磨工序，研磨在上述切斷工序中被切斷的 長條部件時，使得該研磨后的面和在上述第1研磨工序中被研磨的面所成 的角度呈45度進行平面研磨；第3研磨工序，研磨在上述第2研磨工序 中被研磨的長條部件對，使得該研磨后的面和在上述第1研磨工序中被研 磨的面所成的角度呈45度而進行平面研磨，使上述第2研磨工序和上述 第3研磨工序的凹凸傾向相同，并使上述第l研磨工序的凹凸傾向和上述 第2及第3研磨工序的凹凸傾向相反。
作為更具體的反射棱鏡的制造方法，可以適用例如如第7的方式的制 造方法。
入射面、反射面和出射面所持有的光學平面的凹凸傾向，如第2方式， 將入射面和出射面設為相同，并在反射面、入射面及出射面設為相反為理 想，但是，也可使入射面和反射面相同、使出射面相反，或也可使反射面 和出射面相同、使入射面相反。'
作為反射棱鏡的材料，主要適用玻璃材料，但是也可適用塑料材料。 并且，反射棱鏡的形狀主要設想剖面為直角等腰三角形的三角柱狀的棱 鏡，但是，只要入射面、反射面和出射面滿足上述條件即可，也可以是其 他形狀的三角形，或也可以是剖面為四方形或多角形等的多面體。
本發明的第8方式的反射棱鏡，具有光入射的入射面、形成有反射膜 的反射膜面、為將從上述入射面入射的光朝上述反射膜面反射且使在上述 反射膜面反射的光出射的面的出射面，其特征在于，上述出射面和上述反 射膜面為光學平面，并將上述出射面的凹或凸傾向設為與上述反射膜面的 凹或凸傾向相反方向。
反射膜面主要由反射膜的膜應力的影響，成為持有凹或凸任意傾向的 光學平面，在反射膜面反射的光產生像差。于是，通過將出射面形成為持
ii有與反射膜面的凹或凸傾向相反方向的凹凸傾向的光學平面，從而，可以 謀求像差的抑制。即，通過將出射面形成為持有凹或凸傾向的光學平面， 從而，不用使用用于補正基板的形狀的膜，而可以抑制像差。
在研磨透明部件的一面時，無法做成理想平面，即使提高了研磨精度， 也持有微小的凹或凸傾向。于是，積極利用該微小的凹凸傾向，形成持有 與反射膜的膜應力相反方向的傾向的光學平面的出射面。
本發明的第9方式的反射棱鏡，其特征在于，在第8方式的反射棱鏡， 將上述入射面形成為持有與上述出射面相同的凹或凸傾向的光學平面。
通過將出射面形成為持有凹或凸傾向的光學平面而可以抑制由反射 膜的膜應力而產生的像差，但是，通過將入射面形成為持有與出射面相同 的凹或凸傾向的光學平面，而可以進一步謀求像差的抑制。
本發明的第IO方式的反射棱鏡，其特征在于，在第8方式的反射棱 鏡，上述反射膜面和上述入射面所成的角度為鈍角。
若加大反射膜面和入射面所成的角度，則可以將反射棱鏡形成為薄 型，并可以滿足光學系統整體的緊湊化的要求。于是，通過將反射膜面和 入射面所成的角度作為鈍角，可以將反射棱鏡更薄型化。
本發明的第11方式的光拾取裝置具有第8至10的方式的任一個反射
棱鏡。除光拾取裝置以外，還可以將上述反射棱鏡適用于液晶投影機等的 投射型顯示裝置或數碼相機等的攝像裝置等。
本發明的第12方式的反射棱鏡的制造方法，是制造具有光入射的入 射面、形成有反射膜的反射膜面、為將從上述入射面入射的光朝上述反射 膜面反射且使在上述反射膜面反射的光出射的面的出射面，的反射棱鏡的 方法，其特征在于，在透明部件的一面成膜上述反射膜，形成成為持有凹 或凸傾向的光學平面的上述反射膜面之后，在上述反射膜面為持有凹傾向 的光學平面時，形成成為持有凸傾向的光學平面的出射面，在上述反射膜 面為持有凸傾向的光學平面時，形成成為持有凹傾向的光學平面的出射 面。
由于反射膜的膜應力在反射膜面產生較大的像差，因此，通過首先形 成反射膜面之后對應于反射膜面的膜應力，將出射面形成為持有凹或凸傾向的光學平面，從而可有效地進行像差的抑制。此時，將出射面形成為持 有與反射膜的膜應力相反方向的凹或凸傾向的光學平面。
本發明的第13方式的反射棱鏡的制造方法，其特征在于，在第12方 式的反射棱鏡的制造方法，形成成為持有與上述出射面相同的凹或凸傾向 的光學平面的入射面。
如上述，通過將入射面形成為持有與出射面相同的凹或凸傾向的光學 平面，可以制造進一步謀求像差的抑制的反射棱鏡。
本發明的第14方式的反射棱鏡的制造方法，是制造具有光入射的入 射面、形成有反射膜的反射膜面、為將從上述入射面入射的光朝上述反射 膜面反射且使在上述反射膜面反射的光出射的面的出射面，并且，上述入 射面和上述反射膜面所成的角度為鈍角的三角柱狀反射棱鏡的、反射棱鏡 的方法，其特征在于，具有成膜工序，在平板狀的透明部件的一面成膜 具有向凹或凸方向作用的膜應力的上述反射膜；切斷工序，將成膜上述反
射膜的透明部件切斷成長條狀并生成長條部件；第1研磨工序，研磨在上
述切斷工序中被切斷的長條部件，使得該已進行研磨的面和上述反射膜面
所成的角度成為銳角而進行研磨；第2研磨工序，研磨經上述第l研磨工 序的長條部件，使得該已進行研磨的面和上述反射膜面所成的角度成為鈍 角而進行研磨，在上述第l研磨工序，使得巳進行研磨的面成為持有與上 述反射膜的膜應力相反方向的凹或凸傾向的光學平面而進行研磨。
作為制造反射棱鏡的具體的制造方法，可適用例如如第14方式的制 造方法。第14方式的制造方法是一次制造大量的反射棱鏡的方法，由平 板狀的透明部件制造多個反射棱鏡。此時，在反射膜成膜工序，對構成多 個反射棱鏡的透明部件進行反射膜的成膜。即使對具有反射棱鏡的形狀的 部件個別地成膜反射膜，也可以制造本發明的反射棱鏡。此時，在成膜反 射膜的蒸鍍裝置內部，配置多個反射棱鏡而蒸鍍蒸鍍物質。此時，不僅在 反射膜面，而且在入射面和出射面的一部分也附著反射膜。在本發明中， 對構成多個反射棱鏡的透明部件進行了反射膜的成膜，因此，不會導致上 述問題。
本發明的第15方式的反射棱鏡的制造方法，其特征在于，在第14方 式的反射棱鏡的制造方法，在上述第2研磨工序中，使得已進行研磨的面成為持有與上述第l研磨工序的凹或凸傾向相同的傾向的光學平面而進行 研磨。
如上述，優選將入射面形成為持有與出射面相同的凹或凸傾向的光學 平面。于是，在第2研磨工序中，研磨成成為持有與第l研磨工序相同的 凹或凸傾向的光學平面。
在上述反射棱鏡，若光反射，即使反射l次也產生相位差的變化，進
一步，因進行2次反射，所以，發生不可允許的相位差。于是，還可以在
出射面形成相位調整部件。作為相位調整部件，例如，可以適用具有相位 差膜或規定厚度的雙折射部件等。通過形成相位差調整部件，即使在從反 射棱鏡出射時的相位差產生變化，也可以調整其相位差。另外，在作為相 位差調整部件使用相位差膜時，優選使用膜應力較少的膜。
本發明將入射面、反射面和出射面形成為持有微小的凹或凸傾向的光 學平面，通過使反射面的凹凸傾向和入射面及出射面的凹凸傾向不同，可 以謀求像差的改善。
而且，本發明不用使用為抑制像差的膜，通過將具有入射面、出射面 和反射膜面的薄型反射棱鏡的出射面形成為持有與反射膜面的膜應力相 反方向的凹或凸傾向的光學平面，從而可以抑制在反射膜面產生的像差。


圖1是說明第1實施方式的反射棱鏡的圖。
圖2是說明牛頓數和像差和允許值的關系的表。
圖3是說明第1實施方式的反射棱鏡的制造方法的流程的流程圖。
圖4是說明第1實施方式的反射棱鏡的制造方法的處理前段的圖。
圖5是說明第1實施方式的反射棱鏡的制造方法的處理后段的圖。
圖6是說明研磨后的第1實施方式的反射棱鏡的圖。
圖7是說明第2實施方式的反射棱鏡的圖。
圖8是說明第2實施方式的反射棱鏡的制造方法的流程的流程圖。 圖9是說明第2實施方式的反射棱鏡的制造方法中的成膜工序的圖。 圖10是說明第2實施方式的反射棱鏡的制造方法中的切斷工序及第1 研磨工序的圖。圖11是說明第2實施方式的反射棱鏡的制造方法中的第2研磨工序 及最終所得到的第2實施方式的反射棱鏡的圖。 圖中
1、 ioo-反射棱鏡
2、 12-入射面
3、 13-出射面
4、 14-反射面 16-相位差膜
10、 30-透明部件 21、 44-凹研磨磨具 24-凸研磨磨具
具體實施例方式
(第1實施方式)
參照

本發明的實施方式。圖1表示第1實施方式的反射棱鏡 1。雖未圖示，但例如在光拾取裝置的情況，在反射棱鏡1的后段(從反 射棱鏡1出射的光的光路上)配置有物鏡。若在反射棱鏡1發生像差，則 物鏡的焦點偏移或發生模糊現象。以下，對于在反射棱鏡1發生的像差的 抑制進行說明。
圖1的反射棱鏡1是剖面為直角等腰三角形的三角柱狀的棱鏡，具有 入射面2、反射面3和出射面4。在反射面3，根據入射到該面的光的入射 角和折射率差(反射棱鏡1的折射率和空氣的折射率之間的折射率差)而 使光反射。在圖l，反射面3為持有凹傾向的光學平面(在圖中示為-)， 入射面2及出射面4為持有凸傾向的光學平面(在圖中示為+ )。
從入射面2入射的光由反射面3反射并從出射面4出射。此時，入射 面2和出射面4成為持有凸傾向的光學平面，反射面3成為持有凹傾向的 光學平面，因此，入射面2、出射面4與反射面3的傾向相反。為此，在 反射面3產生的像差被入射面2和出射面4抑制。
而且，將反射面3、入射面2、出射面4的牛頓數分別設為N1 (個)、 N2 (個)、N3 (個)、將反射棱鏡1的折射率設為n、將光的波長設為A (nm)、將光的光路剖面的直徑設為0 (mm)時，滿足"U (n-1) X (N2+N3)+2. 12 XnXNlll《(3X入)/V"的條件式。另外，對于牛頓數Nl、 N2、 N3，將 面的一邊設為70mm，在該70mm之間有633nm的高低差時，牛頓數為2個。 而且，就Nl、 N2、 N3而言，面持有凸傾向時為正值，而面持有凹傾向時 為負值。
夾住上述式的不等號的左邊表示由各面的面精度產生的光焦度的值， 右邊表示光焦度的允許值。從而，只要是為可使左邊的值接近0的Nl、 N2、 N3，即可最大限度抑制像差的值。例如，在肌=-IO時，通過使N2+N3二46 左右，就可以將左邊的值幾乎接近0。然而，盡管左邊的值不為0， Nl、 N2、 N3只要在右邊的允許值的范圍內即可。
如上述，反射面3對像差的影響最大。因此，最初形成反射面3，結 合其形成入射面2和出射面4。從而，通過形成反射面3，最初得到N1， 并且按照結合該Nl的值使得N2及N3滿足上述式子的方式形成入射面2 和出射面4。例如，如上述，平面研磨后的反射面3的牛頓數Nl為Nl=-10 時，平面研磨入射面2以使N2=23，并且平面研磨出射面4以使N3=23， 由此，可最大限度地謀求像差的抑制。
在本發明，將N1、 N2、 N3中的l個和剩余2個分別以正負方式相反， 尤其，正負方式是使N2和N3為相同而使N1作為相反。由此，左邊的值 變小，可謀求像差的改善。
在圖2表示各面都為持有凸傾向的光學平面的情況下、和反射面為持 有凸傾向的光學平面而入射面及出射面為持有凹傾向的光學平面的情況 下的各值。圖中A段和C段表示各面都持有凸傾向的光學平面的情況，圖 中B段及D段表示反射面為持有凸傾向的光學平面而入射面及出射面為持 有凹傾向的光學平面的情況。在各段，當波長入為405nm且光的光路剖面 的直徑0為5鵬時，上述式的右邊的值成為48.6。圖中A段，Nl、 N2、 N3 全部為10，當將反射棱鏡1的折射率n設為1. 846時，左邊的值成為56. 1， 超過允許范圍。另一方面，圖中B段，Nl=10、 N2=-10、 N3二-10，當將反 射棱鏡1的折射率n同樣設為1. 846時，左邊的值成為22. 2。因此，像差 值成為允許范圍以下。而且，圖中C段，Nl、 N2、 N3全部為8，當將反射棱鏡l的折射率n 同樣設為1. 846時，左邊的值成為44. 8。另一方面，圖中D段，N1二8、N2二-8、 N3=-8，當將反射棱鏡1的折射率n同樣設為1. 846時，左邊的值成為17. 8。 從而，盡管Nl、 N2、 N3全部為正值，只要可接近理想平面就可以為允許 范圍以下，但如圖D段所示，通過將N1、 N2和N3設為正負相反，從而可 容易抑制像差的值。
接著，基于圖3的流程圖說明反射棱鏡1的具體制造方法。如圖4(a) 所示，最初，對平板狀的透明部件10的一面10S進行表面研磨(步驟S1: 第1研磨工序)。表面研磨雖用纏繞膜(，:7 7°)等磨具進行，但是，該 磨具，進行研磨的面為凹面或凸面，即使將面10S進行平面研磨，也不能 得到理想平面，面10S成為持有凹或凸之一的傾向的平面。在圖4 (a)表 示用凹研磨磨具21進行研磨的情況。為此，用該凹研磨磨具21進行表面 研磨后的透明部件10的研磨面IOS，成為持有微小凸傾向的光學平面。而 且，沿同圖(a)的虛線所示的切斷面，將研磨后的透明部件IO切斷成長 條形狀，獲得多個如圖4 (b)的長條形狀的長條部件ll (步驟S2:切斷 工序)。在圖4，按照使長條部件11的剖面為長條形狀的方式進行切斷。 此時，在切斷后的長條部件11中，構成在第1研磨工序被研磨的面的面 (作為第1研磨面11S)也成為持有微小凸傾向的光學平面。
接著，如圖5 (a)所示，在固定于固定平面22的多個固定夾具23 用粘接劑等粘接并固定各長條部件ll。固定夾具23，在固定平面22的相 反側具有傾斜面23S，傾斜面23S的傾斜角呈45度。在同圖(a)的狀態 下，利用凸研磨磨具24 (為獲得持有微小凹傾向的光學平面而具有凸面的 纏繞膜等的研磨磨具)進行長條部件ll的平面研磨(步驟S3:第2研磨 工序)。將在第2研磨工序的研磨進行至圖中的點劃線的位置為止(使得 該己進行研磨的第2研磨面11A和上述第1研磨面11S形成45度的角度 而進行研磨)。具體而言，在傾斜面23S粘貼長條部件11的第1研磨面IIS， 從上部用凸研磨磨具24研磨下去， 一直研磨至第2研磨面11A和第1研 磨面11S形成45度的角度。此時，在第2研磨工序研磨的第2研磨面11A 成為光學平面，但由于使用了凸研磨磨具24，因此持有微小的凹傾向。接著，如圖5(b)所示，以將固定于固定平面22的固定夾具23旋轉 90度的狀態下，同樣使用凸研磨磨具24，將透明部件10的平面研磨下去 (步驟S4:第3研磨工序)。此時的研磨進行至圖中的點劃線的位置為止 (使得該己進行研磨的第3研磨面11B和上述第2研磨面11A所成的角度 為90度，第1研磨面11S和上述第3研磨面11B所成的角度為45度而進 行研磨)。通過該研磨，長條部件ll成為剖面為直角等腰三角形的三角柱 部件。在第3研磨工序中研磨的第3研磨面11B成為光學平面，但由于使 用了凸研磨磨具24，因此持有微小的凹傾向。
然后，最終從固定夾具23拆卸各透明部件10。這樣，如圖6所示， 可獲得持有凸傾向的光學平面(第1研磨面11S)和持有凹傾向的光學平 面(第2研磨面11A和第3研磨面IIB)。從而，通過將第1研磨面11S 作為反射面3、將第2研磨面11A和第3研磨面11B作為入射面2或出射 面4，可獲得上述的反射棱鏡l。而且，圖6的研磨后的長條部件11形成 為細長的形狀，因此，也可以根據需要切斷第3研磨工程后的長條部件11， 獲得多個小型的反射棱鏡。
另外，上述的制造方法說明了剖面為直角等腰三角形的反射棱鏡，但 角度或形狀不同時，也可采用與其一致的制造方法。 (第2實施方式)
雖未圖示，但例如光拾取裝置的情況，在反射棱鏡l的后段(從反射 棱鏡100出射的光的光路上)配置有物鏡。若在反射棱鏡100產生像差， 則導致物鏡的焦點偏離或產生圖像模糊或光斑圖像劣化等問題。以下，對 于在反射棱鏡IOO產生的像差的抑制進行說明。
如圖7所示，本發明的反射棱鏡100具有入射面12、出射面13和反 射膜面14。在反射膜面14形成有反射膜R。在反射膜R，例如，可適用使 用氧化鈦的電介質多層膜或使用氧化鉭的電介質多層膜。并且，入射面12 和反射膜面14所成的角度呈鈍角，入射面12和出射面13所成的角度及 出射面13和反射膜面14所成的角度呈銳角。
入射面12是光入射的面。而且，相對于光的行進方向入射面12傾斜。 從而，從入射面12入射的光折射后向出射面13行進。出射面13將從入射面12入射的光進行反射且使由反射膜面14反射
的光出射。從入射面12入射的光在出射面13進行第1次反射。在出射面 13沒有形成反射膜，根據光的入射角和折射率差(反射棱鏡100的折射率 和空氣的折射率之間的折射率差)使光反射。而且，在光拾取裝置中適用 反射棱鏡100時，有必要用反射棱鏡100使光路改變90度，如圖7所示， 向入射面12入射時的光路和從出射面13出射時的光路正交。
反射膜面14對由出射面13進行第1次反射的光進一步進行第2次反 射。通過反射面14，借助反射膜R的作用使光朝出射面13反射。
上述入射面12、出射面13及反射膜面14全部為光學平面。反射膜面 14為成膜有反射膜R的面，但不能作為理想平面，主要由于反射膜R的膜 應力所以成為持有凹或凸中任一傾向的光學平面。由于反射膜面14成為 持有凹或凸傾向的光學平面，因此，在由反射膜面14反射的光中產生像 差。于是，通過將出射面13形成為持有與反射膜面14的凹凸傾向相反傾 向的光學平面，就可以抑制像差。
在此，為了將出射面13形成為持有凹凸傾向的光學平面，進行出射 面13的平面研磨。在進行該平面研磨時，對應于反射膜面4的凹凸傾向 進行出射面13的研磨。例如，若在反射膜R適用使用氧化鈦的電介質多 層膜，則膜應力作用于凹的傾向，因此，反射膜面14成為持有凹傾向的 光學平面。此時，將出射面13研磨成成為持有凸傾向的光學平面。另一 方面，若在反射膜R使用以氧化鉭作為主成分的膜，則膜應力作用于凸的 傾向，因此，反射膜面14成為持有凸傾向的光學平面。此時，將出射面 13平面研磨成成為持有凹傾向的光學平面。
基本上，只要使出射面13的光學平面持有如上述的凹或凸傾向，即 可改善光的像差，但是，通過將入射面12也形成為持有與出射面13相同 的凹或凸傾向的光學平面，更能謀求像差的改善。
而且，如圖7所示，在出射面13成膜作為相位差調整部件的相位差 膜16。從出射面13出射的光，由于相位差產生偏移，為了補正該相位差 在出射面13成膜相位差膜16。相位差膜16被成膜為持有相位差功能的反 射防止膜。由此，可以消除相位差的偏離。另外，通過在相位差16使用 膜應力少的材料，可以避免因該膜的影響而產生的像差的影響。接著，基于圖8的流程圖說明反射棱鏡100的制造方法。如圖9所示，
對平板狀的透明部件30的一面30R成膜反射膜R (步驟S11:成膜工序)。 為了成膜反射膜R，在未圖示的蒸鍍裝置的上部配置透明部件30，從配置 于下部的蒸鍍源20使蒸鍍物質蒸發，在透明部件30的一面30R成膜反射 膜R。在此，作為反射膜R的材料適用使用氧化鈦的電介質多層膜。為此， 反射膜R的膜應力作用于凹方向，對透明部件30的一面30R作用凹應力。
接著，將成膜反射膜R的透明部件30沿著圖中的以虛線表示的剖面 切斷成長條形狀，獲得多個圖10 (a)所示的長條部件31 (步驟S12:切 斷工序)。在該切斷工序，將透明部件30切斷成長條部件31的剖面成為 長方形。此時，長條部件31的反射膜成膜面31R，通過膜應力的作用成為 持有凹傾向的光學平面。
如圖10 (b)所示，將第1固定夾具43配置于固定平面42，用粘接 劑等粘貼長條部件31而固定在第1固定夾具43。在第1固定夾具43設有 第1傾斜面43S，第1傾斜面43S和水平方向所成的角度為銳角。在第1 固定夾具43固定長條部件31時，固定反射膜成膜面31R和第1傾斜面43S 而進行。而且，以此狀態，利用凹研磨磨具(為了獲得持有微小的凸傾向 的光學平面具有凹面的纏繞膜等研磨磨具)44進行長條部件31的平面研 磨(步驟S13:第1研磨工序)。將在該第1研磨工序中的研磨進行至圖中 的點劃線為止，研磨成該已進行研磨的第1研磨面31A和反射膜成膜面31R 成為銳角。此時，由于使用凹研磨磨具44進行平面研磨，因此，第l研 磨面31A成為持有凸傾向的光學平面。g卩，第1研磨面31A持有與反射膜
R作用的膜應力的凹方向相反的凸傾向。
接著，如圖11 (a)所示，將第2固定夾具46配置在固定平面42， 將經第1研磨工序的長條部件31固定于第2固定夾具46。在第2固定夾 具46設有第2傾斜面46S，第2傾斜面46S和水平方向所成的角度為銳角。 在第2固定夾具46固定長條部件31時，將第1研磨面31A固定在第2傾 斜面46S而進行。而且，以此狀態，同樣利用凹研磨磨具44進行長條部 件31的平面研磨(步驟S14:第2研磨工序)。將在該第2研磨工序中的 研磨進行至圖中的點劃線為止，研磨成該已進行研磨的第2研磨面31B和 反射膜成膜面31R成為銳角。此時，由于使用凹研磨磨具44進行平面研磨，因此，第2研磨面31B成為持有凸傾向的光學平面。g口，第2研磨面
31B持有與反射膜R作用的膜應力的凹方向相反的凸傾向。
而且，經過第2研磨工序獲得的是如圖11 (b)所示的長條部件31。 第2研磨工序后的長條部件31最終成為反射棱鏡100。長條部件31中， 反射膜成膜面31R構成反射膜面4，第1研磨面31A構成出射面13，第2 研磨面31B構成入射面12。另外，由于圖11 (b)的長條部件31為細長 的部件，因此，切斷此部件，也可獲得多個小型的反射棱鏡100。
權利要求
1.一種反射棱鏡，將在透明部件所形成的入射面、反射面和出射面的3個面均形成為光學平面，當上述3個面中的1個面為持有凹傾向的光學平面時，剩下2個面為持有凸傾向的光學平面，當上述1個面為持有凸傾向的光學平面時，上述剩下的2個面為持有凹傾向的光學平面。
2. 根據權利要求1所述的反射棱鏡，其特征在于，當上述反射面為 凸傾向的光學平面時，將上述入射面和上述出射面形成為持有凹傾向的光 學平面；當上述反射面為凹傾向的光學平面時，將上述入射面和上述出射 面形成為持有凸傾向的光學平面。
3. 根據權利要求1或2所述的反射棱鏡，其特征在于，將上述反射 面的牛頓數設為Nl、將上述入射面的牛頓數設為N2、將上述出射面的牛 頓數設為N3、將上述透明部件的折射率設為n、將入射到上述反射棱鏡的 光的波長設為A 、將入射到上述反射棱鏡的光的光路剖面的直徑設為0 ， 面持有凸傾向之際將上述N1、 N2及N3設為正值、面持有凹傾向之際將上 述N1、 N2及N3設為負值時，滿足I (n-1) X (N2+N3)+2. 12XnXNlK(3X入)/V。
4. 一種光拾取裝置，其特征在于，具有權利要求1至3中任一項所 述的反射棱鏡。
5. —種反射棱鏡的制造方法，是制造具有入射面、反射面和出射面 的反射棱鏡的方法，研磨透明部件，在形成了持有凹或凸傾向的光學平面的上述反射面之后，在上述反射面為持有凹傾向的光學平面時，形成持有凸傾向的光學平 面那樣的入射面和出射面，在上述反射面為持有凸傾向的光學平面時，形 成持有凹傾向的光學平面那樣的入射面和出射面。
6. 根據權利要求5所述的反射棱鏡的制造方法，其特征在于，將上述反射面的牛頓數設為Nl、將上述入射面的牛頓數設為N2、將上述出射 面的牛頓數設為N3、將上述透明部件的折射率設為n、將入射到上述反射 棱鏡的光的波長設為入、將入射到上述反射棱鏡的光的光路剖面的直徑設 為0，面持有凸傾向之際將上述N1、 N2及N3設為正值、面持有凹傾向之 際將上述N1、 N2及N3設為負值時，按照滿足i (n-l) X (N2+N3)+2. 12XnXNl|l《(3X入)/02 的方式進行上述入射面和上述出射面的研磨。
7. —種反射棱鏡的制造方法，是制造持有入射面、反射面和出射面 的三角柱狀的反射棱鏡的方法，該制造方法具有第1研磨工序，將平板狀的透明部件的一面平面研磨成持有凹或凸傾 向的光學平面；切斷工序，將經過上述第1研磨工序的透明部件切斷成長條狀并生成 長條部件；第2研磨工序，對在上述切斷工序中被切斷的長條部件進行研磨時， 進行平面研磨以使該研磨后的面與在上述第1研磨工序中被研磨的面所成 的角度呈45度；和第3研磨工序，對在上述第2研磨工序中被研磨的長條部件進行研磨 時，迸行平面研磨以使該研磨后的面與在上述第2研磨工序中被研磨的面 不同，且與在上述第l研磨工序中被研磨的面所成的角度呈45度，使在上述第2研磨工序中被研磨的面和在上述第3研磨工序中被研磨 的面的凹凸傾向相同，并使在上述第l研磨工序中被研磨的面的凹凸傾向 與在上述第2研磨工序中被研磨的面及在第3研磨工序中被研磨的面的凹 凸傾向相反。
8. —種反射棱鏡，其具有光入射的入射面、形成有反射膜的反射膜 面、和使從上述入射面入射的光朝上述反射膜面反射且使由上述反射膜面 反射的光出射的面即出射面，上述出射面和上述反射膜面為光學平面，將上述出射面的凹或凸傾向設為與上述反射膜面的凹或凸傾向相反方向。
9. 根據權利要求8所述的反射棱鏡，其特征在于，將上述入射面形 成為持有與上述出射面相同的凹或凸傾向的光學平面。
10. 根據權利要求8所述的反射棱鏡，其特征在于，上述反射膜面和上述入射面所成的角度為鈍角。
11. 一種光拾取裝置，具有權利要求8至10中任一項所述的反射棱鏡。
12. —種反射棱鏡的制造方法，是制造具有光入射的入射面、形成有 反射膜的反射膜面、和使從上述入射面入射的光朝上述反射膜面反射且使 由上述反射膜面反射的光出射的面即出射面的反射棱鏡的方法，在透明部件的一面成膜上述反射膜，形成持有凹或凸傾向的光學平面 那樣的上述反射膜面之后，在上述反射膜面為持有凹傾向的光學平面時，形成持有凸傾向的光學 平面那樣的出射面，在上述反射膜面為持有凸傾向的光學平面時，形成持 有凹傾向的光學平面那樣的出射面。
13. 根據權利要求12所述的反射棱鏡的制造方法，其特征在于，形 成持有與上述出射面相同的凹或凸傾向的光學平面那樣的入射面。
14. 一種反射棱鏡的制造方法，該反射棱鏡是具有光入射的入射面、 形成有反射膜的反射膜面、和使從上述入射面入射的光朝上述反射膜面反 射且使由上述反射膜面反射的光出射的面即出射面，并且上述入射面和上 述反射膜面所成的角度為鈍角的三角柱狀反射棱鏡，該制造方法具有成膜工序，在平板狀的透明部件的一面成膜具有向凹或凸方向作用的膜應力的上述反射膜；切斷工序，將成膜上述反射膜的透明部件切斷成長條狀并生成長條部件；第1研磨工序，研磨在上述切斷工序中被切斷的長條部件，進行研磨 以使該已進行研磨的面和上述反射膜面所成的角度成為銳角；和第2研磨工序，研磨經上述第l研磨工序的長條部件，進行研磨以使 該已進行研磨的面和上述反射膜面所成的角度成為鈍角，在上述第l研磨工序，將已進行研磨的面研磨成成為持有與上述反射 膜的膜應力相反方向的凹或凸傾向的光學平面。
15.根據權利要求14所述的反射棱鏡的制造方法，其特征在于，在上述第2研磨工序中，進行研磨以使已進行研磨的面成為持有與在上述第1研磨工序中被研磨的面的凹或凸傾向相同的傾向的光學平面。
全文摘要
本發明提供一種反射棱鏡、光拾取裝置及反射棱鏡的制造方法，其中，在具有入射面(2)、反射面(3)和出射面(4)的反射棱鏡(1)中，將各面均形成為持有凹傾向的光學平面或持有凸傾向的光學平面。此時，反射面(3)為凸傾向的光學平面時，將入射面(2)和出射面(4)形成為持有凹傾向的光學平面；反射面(3)為凹傾向的光學平面時，將入射面(2)和出射面(4)形成為持有凸傾向的光學平面。入射面(2)和出射面(4)為持有同樣的凹或凸傾向的光學平面，而反射面(3)為持有相反的凹或凸傾向的光學平面，所以，反射棱鏡(1)整體上可謀求像差的抑制。從而，本發明的目的在于，將反射棱鏡的各面的形狀形成為近于理想平面的光學平面，并且謀求像差的改善。
文檔編號B24B13/00GK101315432SQ20081010794
公開日2008年12月3日 申請日期2008年5月21日 優先權日2007年5月29日
發明者岡田卓也, 松下英之 申請人:富士能株式會社