反射棱镜,光拾取装置及反射棱镜的制造方法

专利名称：反射棱镜,光拾取装置及反射棱镜的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于改变光路的反射棱镜、适用该反射棱镜的光拾取 装置以及制造上述反射棱镜的反射棱镜的制造方法。
背景技术：
光拾取装置或液晶投影机等光学系统由各种光学部件而构成，作为其 构成部件之一，有用于改变光路的反射棱镜。作为反射棱镜，使用在棱镜 的一面形成反射膜的棱镜，或不使用反射膜而利用空气和棱镜间的折射率 差在棱镜内部进行反射的棱镜(以下，称之为内部反射棱镜)。
近年来，光学系统的紧凑化成为必须的课题，因此，通过使用内面反 射棱镜，而可以满促紧凑化的要求。并且，由于内面反射棱镜利用折射率 差，因此，优选使用折射率高的材料。这样，在除去散乱光的方面获得有 利的效果，从这一点上，得以使用内面反射棱镜。
上述的内面反射棱镜由具有光入射的入射面、和从入射面入射的光反 射的反射面、和在反射面反射的光出射的出射面的三角柱状的棱镜而成。 此时，在光透过乃至反射入射面、反射面和出射面期间产生散光像差或光 焦度(焦点偏移，光斑图像劣化等像差)。散光像差或光焦度(以下，将这
些像差只作为像差)是由上述3个面的面精度而发生的。棱镜的面精度由 平面研磨而做出的，在某种程度上，也可将面接近于平面，但不能作为理 想的平面状态(平面度为0的理想平面)。为此，不可避免地发生像差， 导致光斑图像劣化等问题。尤其，反射棱镜的情况，由于，利用折射率差 使光反射，因此，优选在棱镜使用折射率高的材料，这样，增幅在各面发 生的像差。
于是，在专利文献1公开谋求改善散光像差的方法。专利文献l，通 过在高速度旋转驱动的转镜所具备的偏向部件的反射面，加热或冷却偏向 部件的形状而使入射面及出射面变形为凹面或凸面，补正起因于远心力或加工制造时产生的歪斜的散光像差。为此，控制安装偏向部件的缔紧部件 的温度。
专利文献1专利公开2006-267716号公报
近几年，光学系统有高功能化及大容量化的倾向，对系统整体精度的 要求越来越高。例如，在光拾取装置，使用波长非常短的光，存储或再生 大容量的信息，为此，对各光学部件也要求极为高的精度。在专利文献l， 根据反射面的歪斜，使入射面及出射面的形状变形为具有适当的曲率的凹 面或凸面而补正散光像差，但通过控制缔紧部件的温度而使面变形，获得 被高精度控制的曲面是极为困难。
而且，在专利文献l，需要使入射面及出射面的形状变形的缔紧部件， 会导致机构的复杂化等问题。由于近年的光学系统有紧凑化的倾向，因此， 各光学部件的形状的小型化及部件数的消减成为必须的课题。从而，若使 用用于补正像差的部件(在专利文献l中缔紧部件)，则不能满足紧凑化 的要求。
另一方面，在棱镜的一面形成反射膜的反射棱镜的情况，由于反射膜 对棱镜面作用使之凹陷或凸出弯曲的膜应力，因此，在反射面反射的光发 生散光像差或光焦度(焦点偏离，光斑图像劣化等像差)。散光像差或光 焦度(以下，将这些像差只称为像差)起因于面的平面度而发生的。反射 膜根据膜的种类而变化，但其具有内部应力，通过其内部应力对反射膜面 的平面度带来影响。据此，在反射膜面不可避免地发生像差。
尤其，根据近年的光学系统的紧凑化的要求，要求更薄型的反射棱镜。 作为薄型的反射棱镜有由光入射的入射面、反射膜被成膜的反射膜面、使 从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 面而构成的反射棱镜。该反射棱镜，入射面和反射膜面所成的角度呈钝角， 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锐角。反射 膜面和出射面所成的角度为钝角，因此，可将反射棱镜整体形成为薄型的 形状。从而，在该薄型的反射棱镜也形成有反射膜面，所以，根据反射膜 的膜应力，在反射膜面反射的光发生像差。
在专利文献1公开改善由反射膜的膜应力的影响的光学多层膜滤光 片。专利文献2，通过在玻璃基板的电介质多层膜的相反面形成电介质单层膜而恢复根据形成在玻璃基板的电介质多层膜的膜应力发生在基板的 弯曲。
专利文献2专利公开2005-43755号公报
专利文献2的光学多层膜滤光片，为补正由产生于平板状的基板的膜 应力引起的变形，使用电介质单层膜。该电介质单层膜为了补正基板的变 形而被使用，但为发挥光学元件的功能，是原本不需要的膜。例如，在为 反射棱镜的反射面以外的面的出射面(或入射面)成膜用于补正基板的变 形的电介质单层膜时，在反射棱镜的反射功能原本不需要该电介质单层 膜。此时，光透过电介质单层膜，但通过光透过电介质单层膜，对光带来 影响。如专利文献1所述，作为此影响之一，有通过光透过电介质单层膜， 在透过率产生波动，不能获得良好的光学特性的问题。在专利文献l将波 动控制在微小范围内，但是，仍为发挥光学元件的功能，形成原本不需要 的膜，从而对光多少带来作用，结果对光学特性带来影响。
并且，若成膜用于补正形状的电介质单层膜，则还有原本不需要的膜 成为需要，会增加其份额的成本的问题。

发明内容
于是，本发明的目的在于，将各面的形状形成为近似于理想平面的光 学平面的同时，谋求像差的改善。而且，其目的还在于，在使用反射膜的 反射棱镜，谋求抑制由反射棱镜的反射膜而产生的像差。
为解决以上的课题，本发明的第l方式的反射棱镜，其特征在于，将 形成在透镜部件的入射面、反射面和出射面的3个面全部形成为光学平面， 在上述3个面中的1个面持有凹倾向的光学平面时，剩余2个面为持有凸 倾向的光学平面，在上述3个面中的l个面持有凸倾向的光学平面时，剩 余2个面为持有凹倾向的光学平面。
第l方式的反射棱镜(在棱镜内面反射的内面反射棱镜)，通过将3 个面中的l个面的光学平面的凹凸倾向和剩余2个面的光学平面的凹凸倾 向相反形成，可谋求像差的改善。在此，所谓光学平面是持有微小的凹或 凸倾向的平面。在形成光学平面时， 一般进行平面研磨加工平面，但不能 获得理想平面，不可避免地发生持有凹或凸任意倾向的光学平面。第l方式中，通过将凹或凸在上述1个面和上述剩余2个面积极地形成为相反方 向，谋求像差的改善。另外，在此所说的像差是指散光像差或光焦度(焦 点偏离，光斑图像劣化等像差)等，但不包括球面像差。
因此，各面形成为光学平面，始终形成为平面。根据曲面的曲率谋求 像差的改善时，必须极其高精度地控制曲率，但各面始终为光学平面，因 此，容易控制像差。而且，为进行补正，不是使用专用的部件，而是通过 控制光学平面的凹凸的倾向谋求像差的改善。因此，不用增加部件数，就 可以达成光学系统整体的紧凑化。
为了形成光学平面，可以适用磨光研磨或缠绕膜研磨等的平面研磨。 例如，通过使用缠绕膜研磨透明部件的面，'可以形成光学平面。而且，为 了积极控制光学平面的凹凸倾向，使缠绕膜也持有凹凸。光学平面持有凹 倾向时，对缠绕膜使用凸之物，光学平面持有凸倾向时，对缠绕膜使用凹 之物。由此，可以积极地控制光学平面的凹或凸倾向。
本发明的第2方式的反射棱镜，其特征在于，在第1方式的反射棱镜， 上述反射面为凸倾向的光学平面时，将上述入射面和上述出射面形成为持 有凹倾向的光学平面，上述反射面为凹倾向的光学平面时，将上述入射面 和上述出射面形成为持有凸倾向的光学平面。
内面反射棱镜的情况，从入射面入射的光在棱镜内部行进，并在反射 面进行内面反射，从出射面出射。此时，光在棱镜的内面反射，因此，对 像差的影响最大的是反射面。于是，通过反射面为凸倾向的光学平面时， 将入射面和出射面形成为持有凹倾向的光学平面，反射面为持有凹倾向的 光学平面时，将入射面和出射面形成为持有凸倾向的光学平面，从而，可 有效地抑制在影响最大的反射面发生的像差。此时，反射面给像差带来的
影响非常大，所以，优选将反射面的平面度尽量接近o。
本发明的第3方式的反射棱镜，其特征在于，在第1或第2方式的反 射棱镜，将上述反射面的牛顿数设为N1、将上述入射面的牛顿数设为N2、 将上述出射面的牛顿数设为N3、将上述透明部件的折射率设为n、将入射 于上述反射棱镜的光的波长设为入、将入射于上述反射棱镜的光的光路剖 面的直径设为0、面持有凸倾向时，将上述N1、 N2及N3设为正值、面持有凹倾向时，将上述Nl 、 N2及N3设为负值时，满足I (n-1) X (N2+N3) +2.12 XnXNl I《(3X入)/02。
由于入射面、反射面和出射面为持有微小的凹或凸的倾向的光学平 面，因此，各面的牛顿数并不是0。但是，若各面的牛顿数过多，则像差 超过允许范围。于是，为了满足上述式，选择N1、 N2、 N3，可以满足像差 的允许范围。
本发明的第4方式的光拾取装置，具有第1至3方式的任一种反射棱 镜。上述反射棱镜，除光拾取装置外，还可以适用于液晶投影机等投射型 显示装置或数码相机等的摄像装置.。
本发明的第5方式的反射棱镜制造方法，是制造具有入射面、反射面 和出射面的反射棱镜的反射棱镜的制造方法，其特征在于，研磨透明部件， 形成成为持有凹或凸倾向的光学平面的上述反射面之后，在上述反射面为 持有凹倾向的光学平面时，形成成为持有凸倾向的光学平面的入射面和出 射面，在上述反射面为持有凸倾向的光学平面时，形成成为持有凹倾向的 光学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，像差的影响变得最大的是 反射面。于是，首先形成持有凹或凸倾向的光学平面的反射面，其后，对 应反射面的研磨，形成持有凸或凹倾向的光学平面的入射面及出射面，从 而，能有效抑制像差。而且，在入射面和出射面，凹或凸倾向相同，但是 反射面的凹或凸倾向为相反。
本发明的第6方式的反射棱镜的制造方法，其特征在于，在第5方式 的反射棱镜的制造方法，将上述反射面的牛顿数设为N1、将上述入射面的 牛顿数设为N2、将上述出射面的牛顿数设为N3、将上述透明部件的折射 率设为n、将入射于上述反射棱镜的光的波长设为入、将入射于上述反射 棱镜的光的光路剖面的直径设为0 、面持有凸倾向时，将上述N1、 N2及 N3设为正值、面持有凹倾向时，将上述N1、 N2及N3设为负值时，使得满 足| (n-l) X (N2+N3)+2. 12XnXNl<formula>formula see original document page 10</formula>，进行上述入射面和上
述出射面的研磨。
在进行反射面的研磨时可获得反射面的牛顿数N1，但按照此时的N1， 为了获得满足上述式的N2和N3，进行入射面和出射面的研磨。由此，可以制造满足像差允许范围的反射棱镜。此时，由于对像差的影响最大的面 是反射面，因此，优选研磨反射面使得N1的值尽量近似于0。
本发明的第7方式的反射棱镜的制造方法，是制造持有入射面、反射 面和出射面的三角柱状的反射棱镜的反射棱镜的制造方法，其特征在于， 具有第1研磨工序，将平板状的透明部件的一面平面研磨成持有凹或凸 倾向的光学平面；切断工序，将经过上述第l研磨工序的透明部件切断成
长条状并生成长条部件；第2研磨工序，研磨在上述切断工序中被切断的 长条部件时，使得该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度进行平面研磨；第3研磨工序，研磨在上述第2研磨工序 中被研磨的长条部件对，使得该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度而进行平面研磨，使上述第2研磨工序和上述 第3研磨工序的凹凸倾向相同，并使上述第l研磨工序的凹凸倾向和上述 第2及第3研磨工序的凹凸倾向相反。
作为更具体的反射棱镜的制造方法，可以适用例如如第7的方式的制 造方法。
入射面、反射面和出射面所持有的光学平面的凹凸倾向，如第2方式， 将入射面和出射面设为相同，并在反射面、入射面及出射面设为相反为理 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。'
作为反射棱镜的材料，主要适用玻璃材料，但是也可适用塑料材料。 并且，反射棱镜的形状主要设想剖面为直角等腰三角形的三角柱状的棱 镜，但是，只要入射面、反射面和出射面满足上述条件即可，也可以是其 他形状的三角形，或也可以是剖面为四方形或多角形等的多面体。
本发明的第8方式的反射棱镜，具有光入射的入射面、形成有反射膜 的反射膜面、为将从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 射膜面为光学平面，并将上述出射面的凹或凸倾向设为与上述反射膜面的 凹或凸倾向相反方向。
反射膜面主要由反射膜的膜应力的影响，成为持有凹或凸任意倾向的 光学平面，在反射膜面反射的光产生像差。于是，通过将出射面形成为持
ii有与反射膜面的凹或凸倾向相反方向的凹凸倾向的光学平面，从而，可以 谋求像差的抑制。即，通过将出射面形成为持有凹或凸倾向的光学平面， 从而，不用使用用于补正基板的形状的膜，而可以抑制像差。
在研磨透明部件的一面时，无法做成理想平面，即使提高了研磨精度， 也持有微小的凹或凸倾向。于是，积极利用该微小的凹凸倾向，形成持有 与反射膜的膜应力相反方向的倾向的光学平面的出射面。
本发明的第9方式的反射棱镜，其特征在于，在第8方式的反射棱镜， 将上述入射面形成为持有与上述出射面相同的凹或凸倾向的光学平面。
通过将出射面形成为持有凹或凸倾向的光学平面而可以抑制由反射 膜的膜应力而产生的像差，但是，通过将入射面形成为持有与出射面相同 的凹或凸倾向的光学平面，而可以进一步谋求像差的抑制。
本发明的第IO方式的反射棱镜，其特征在于，在第8方式的反射棱 镜，上述反射膜面和上述入射面所成的角度为钝角。
若加大反射膜面和入射面所成的角度，则可以将反射棱镜形成为薄 型，并可以满足光学系统整体的紧凑化的要求。于是，通过将反射膜面和 入射面所成的角度作为钝角，可以将反射棱镜更薄型化。
本发明的第11方式的光拾取装置具有第8至10的方式的任一个反射
棱镜。除光拾取装置以外，还可以将上述反射棱镜适用于液晶投影机等的 投射型显示装置或数码相机等的摄像装置等。
本发明的第12方式的反射棱镜的制造方法，是制造具有光入射的入 射面、形成有反射膜的反射膜面、为将从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，的反射棱镜的 方法，其特征在于，在透明部件的一面成膜上述反射膜，形成成为持有凹 或凸倾向的光学平面的上述反射膜面之后，在上述反射膜面为持有凹倾向 的光学平面时，形成成为持有凸倾向的光学平面的出射面，在上述反射膜 面为持有凸倾向的光学平面时，形成成为持有凹倾向的光学平面的出射 面。
由于反射膜的膜应力在反射膜面产生较大的像差，因此，通过首先形 成反射膜面之后对应于反射膜面的膜应力，将出射面形成为持有凹或凸倾向的光学平面，从而可有效地进行像差的抑制。此时，将出射面形成为持 有与反射膜的膜应力相反方向的凹或凸倾向的光学平面。
本发明的第13方式的反射棱镜的制造方法，其特征在于，在第12方 式的反射棱镜的制造方法，形成成为持有与上述出射面相同的凹或凸倾向 的光学平面的入射面。
如上述，通过将入射面形成为持有与出射面相同的凹或凸倾向的光学 平面，可以制造进一步谋求像差的抑制的反射棱镜。
本发明的第14方式的反射棱镜的制造方法，是制造具有光入射的入 射面、形成有反射膜的反射膜面、为将从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为钝角的三角柱状反射棱镜的、反射棱镜 的方法，其特征在于，具有成膜工序，在平板状的透明部件的一面成膜 具有向凹或凸方向作用的膜应力的上述反射膜；切断工序，将成膜上述反
射膜的透明部件切断成长条状并生成长条部件；第1研磨工序，研磨在上
述切断工序中被切断的长条部件，使得该已进行研磨的面和上述反射膜面
所成的角度成为锐角而进行研磨；第2研磨工序，研磨经上述第l研磨工 序的长条部件，使得该已进行研磨的面和上述反射膜面所成的角度成为钝 角而进行研磨，在上述第l研磨工序，使得巳进行研磨的面成为持有与上 述反射膜的膜应力相反方向的凹或凸倾向的光学平面而进行研磨。
作为制造反射棱镜的具体的制造方法，可适用例如如第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镜的方法，由平 板状的透明部件制造多个反射棱镜。此时，在反射膜成膜工序，对构成多 个反射棱镜的透明部件进行反射膜的成膜。即使对具有反射棱镜的形状的 部件个别地成膜反射膜，也可以制造本发明的反射棱镜。此时，在成膜反 射膜的蒸镀装置内部，配置多个反射棱镜而蒸镀蒸镀物质。此时，不仅在 反射膜面，而且在入射面和出射面的一部分也附着反射膜。在本发明中， 对构成多个反射棱镜的透明部件进行了反射膜的成膜，因此，不会导致上 述问题。
本发明的第15方式的反射棱镜的制造方法，其特征在于，在第14方 式的反射棱镜的制造方法，在上述第2研磨工序中，使得已进行研磨的面成为持有与上述第l研磨工序的凹或凸倾向相同的倾向的光学平面而进行 研磨。
如上述，优选将入射面形成为持有与出射面相同的凹或凸倾向的光学 平面。于是，在第2研磨工序中，研磨成成为持有与第l研磨工序相同的 凹或凸倾向的光学平面。
在上述反射棱镜，若光反射，即使反射l次也产生相位差的变化，进
一步，因进行2次反射，所以，发生不可允许的相位差。于是，还可以在
出射面形成相位调整部件。作为相位调整部件，例如，可以适用具有相位 差膜或规定厚度的双折射部件等。通过形成相位差调整部件，即使在从反 射棱镜出射时的相位差产生变化，也可以调整其相位差。另外，在作为相 位差调整部件使用相位差膜时，优选使用膜应力较少的膜。
本发明将入射面、反射面和出射面形成为持有微小的凹或凸倾向的光 学平面，通过使反射面的凹凸倾向和入射面及出射面的凹凸倾向不同，可 以谋求像差的改善。
而且，本发明不用使用为抑制像差的膜，通过将具有入射面、出射面 和反射膜面的薄型反射棱镜的出射面形成为持有与反射膜面的膜应力相 反方向的凹或凸倾向的光学平面，从而可以抑制在反射膜面产生的像差。


图1是说明第1实施方式的反射棱镜的图。
图2是说明牛顿数和像差和允许值的关系的表。
图3是说明第1实施方式的反射棱镜的制造方法的流程的流程图。
图4是说明第1实施方式的反射棱镜的制造方法的处理前段的图。
图5是说明第1实施方式的反射棱镜的制造方法的处理后段的图。
图6是说明研磨后的第1实施方式的反射棱镜的图。
图7是说明第2实施方式的反射棱镜的图。
图8是说明第2实施方式的反射棱镜的制造方法的流程的流程图。 图9是说明第2实施方式的反射棱镜的制造方法中的成膜工序的图。 图10是说明第2实施方式的反射棱镜的制造方法中的切断工序及第1 研磨工序的图。图11是说明第2实施方式的反射棱镜的制造方法中的第2研磨工序 及最终所得到的第2实施方式的反射棱镜的图。 图中
1、 ioo-反射棱镜
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
具体实施例方式
(第1实施方式)
参照

本发明的实施方式。图1表示第1实施方式的反射棱镜 1。虽未图示，但例如在光拾取装置的情况，在反射棱镜1的后段(从反 射棱镜1出射的光的光路上)配置有物镜。若在反射棱镜1发生像差，则 物镜的焦点偏移或发生模糊现象。以下，对于在反射棱镜1发生的像差的 抑制进行说明。
图1的反射棱镜1是剖面为直角等腰三角形的三角柱状的棱镜，具有 入射面2、反射面3和出射面4。在反射面3，根据入射到该面的光的入射 角和折射率差(反射棱镜1的折射率和空气的折射率之间的折射率差)而 使光反射。在图l，反射面3为持有凹倾向的光学平面(在图中示为-)， 入射面2及出射面4为持有凸倾向的光学平面(在图中示为+ )。
从入射面2入射的光由反射面3反射并从出射面4出射。此时，入射 面2和出射面4成为持有凸倾向的光学平面，反射面3成为持有凹倾向的 光学平面，因此，入射面2、出射面4与反射面3的倾向相反。为此，在 反射面3产生的像差被入射面2和出射面4抑制。
而且，将反射面3、入射面2、出射面4的牛顿数分别设为N1 (个)、 N2 (个)、N3 (个)、将反射棱镜1的折射率设为n、将光的波长设为A (nm)、将光的光路剖面的直径设为0 (mm)时，满足"U (n-1) X (N2+N3)+2. 12 XnXNlll《(3X入)/V"的条件式。另外，对于牛顿数Nl、 N2、 N3，将 面的一边设为70mm，在该70mm之间有633nm的高低差时，牛顿数为2个。 而且，就Nl、 N2、 N3而言，面持有凸倾向时为正值，而面持有凹倾向时 为负值。
夹住上述式的不等号的左边表示由各面的面精度产生的光焦度的值， 右边表示光焦度的允许值。从而，只要是为可使左边的值接近0的Nl、 N2、 N3，即可最大限度抑制像差的值。例如，在肌=-IO时，通过使N2+N3二46 左右，就可以将左边的值几乎接近0。然而，尽管左边的值不为0， Nl、 N2、 N3只要在右边的允许值的范围内即可。
如上述，反射面3对像差的影响最大。因此，最初形成反射面3，结 合其形成入射面2和出射面4。从而，通过形成反射面3，最初得到N1， 并且按照结合该Nl的值使得N2及N3满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的牛顿数Nl为Nl=-10 时，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，可最大限度地谋求像差的抑制。
在本发明，将N1、 N2、 N3中的l个和剩余2个分别以正负方式相反， 尤其，正负方式是使N2和N3为相同而使N1作为相反。由此，左边的值 变小，可谋求像差的改善。
在图2表示各面都为持有凸倾向的光学平面的情况下、和反射面为持 有凸倾向的光学平面而入射面及出射面为持有凹倾向的光学平面的情况 下的各值。图中A段和C段表示各面都持有凸倾向的光学平面的情况，图 中B段及D段表示反射面为持有凸倾向的光学平面而入射面及出射面为持 有凹倾向的光学平面的情况。在各段，当波长入为405nm且光的光路剖面 的直径0为5鹏时，上述式的右边的值成为48.6。图中A段，Nl、 N2、 N3 全部为10，当将反射棱镜1的折射率n设为1. 846时，左边的值成为56. 1， 超过允许范围。另一方面，图中B段，Nl=10、 N2=-10、 N3二-10，当将反 射棱镜1的折射率n同样设为1. 846时，左边的值成为22. 2。因此，像差 值成为允许范围以下。而且，图中C段，Nl、 N2、 N3全部为8，当将反射棱镜l的折射率n 同样设为1. 846时，左边的值成为44. 8。另一方面，图中D段，N1二8、N2二-8、 N3=-8，当将反射棱镜1的折射率n同样设为1. 846时，左边的值成为17. 8。 从而，尽管Nl、 N2、 N3全部为正值，只要可接近理想平面就可以为允许 范围以下，但如图D段所示，通过将N1、 N2和N3设为正负相反，从而可 容易抑制像差的值。
接着，基于图3的流程图说明反射棱镜1的具体制造方法。如图4(a) 所示，最初，对平板状的透明部件10的一面10S进行表面研磨(步骤S1: 第1研磨工序)。表面研磨虽用缠绕膜(，:7 7°)等磨具进行，但是，该 磨具，进行研磨的面为凹面或凸面，即使将面10S进行平面研磨，也不能 得到理想平面，面10S成为持有凹或凸之一的倾向的平面。在图4 (a)表 示用凹研磨磨具21进行研磨的情况。为此，用该凹研磨磨具21进行表面 研磨后的透明部件10的研磨面IOS，成为持有微小凸倾向的光学平面。而 且，沿同图(a)的虚线所示的切断面，将研磨后的透明部件IO切断成长 条形状，获得多个如图4 (b)的长条形状的长条部件ll (步骤S2:切断 工序)。在图4，按照使长条部件11的剖面为长条形状的方式进行切断。 此时，在切断后的长条部件11中，构成在第1研磨工序被研磨的面的面 (作为第1研磨面11S)也成为持有微小凸倾向的光学平面。
接着，如图5 (a)所示，在固定于固定平面22的多个固定夹具23 用粘接剂等粘接并固定各长条部件ll。固定夹具23，在固定平面22的相 反侧具有倾斜面23S，倾斜面23S的倾斜角呈45度。在同图(a)的状态 下，利用凸研磨磨具24 (为获得持有微小凹倾向的光学平面而具有凸面的 缠绕膜等的研磨磨具)进行长条部件ll的平面研磨(步骤S3:第2研磨 工序)。将在第2研磨工序的研磨进行至图中的点划线的位置为止(使得 该己进行研磨的第2研磨面11A和上述第1研磨面11S形成45度的角度 而进行研磨)。具体而言，在倾斜面23S粘贴长条部件11的第1研磨面IIS， 从上部用凸研磨磨具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。此时，在第2研磨工序研磨的第2研磨面11A 成为光学平面，但由于使用了凸研磨磨具24，因此持有微小的凹倾向。接着，如图5(b)所示，以将固定于固定平面22的固定夹具23旋转 90度的状态下，同样使用凸研磨磨具24，将透明部件10的平面研磨下去 (步骤S4:第3研磨工序)。此时的研磨进行至图中的点划线的位置为止 (使得该己进行研磨的第3研磨面11B和上述第2研磨面11A所成的角度 为90度，第1研磨面11S和上述第3研磨面11B所成的角度为45度而进 行研磨)。通过该研磨，长条部件ll成为剖面为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成为光学平面，但由于使 用了凸研磨磨具24，因此持有微小的凹倾向。
然后，最终从固定夹具23拆卸各透明部件10。这样，如图6所示， 可获得持有凸倾向的光学平面(第1研磨面11S)和持有凹倾向的光学平 面(第2研磨面11A和第3研磨面IIB)。从而，通过将第1研磨面11S 作为反射面3、将第2研磨面11A和第3研磨面11B作为入射面2或出射 面4，可获得上述的反射棱镜l。而且，图6的研磨后的长条部件11形成 为细长的形状，因此，也可以根据需要切断第3研磨工程后的长条部件11， 获得多个小型的反射棱镜。
另外，上述的制造方法说明了剖面为直角等腰三角形的反射棱镜，但 角度或形状不同时，也可采用与其一致的制造方法。 (第2实施方式)
虽未图示，但例如光拾取装置的情况，在反射棱镜l的后段(从反射 棱镜100出射的光的光路上)配置有物镜。若在反射棱镜100产生像差， 则导致物镜的焦点偏离或产生图像模糊或光斑图像劣化等问题。以下，对 于在反射棱镜IOO产生的像差的抑制进行说明。
如图7所示，本发明的反射棱镜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，可适用使 用氧化钛的电介质多层膜或使用氧化钽的电介质多层膜。并且，入射面12 和反射膜面14所成的角度呈钝角，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所成的角度呈锐角。
入射面12是光入射的面。而且，相对于光的行进方向入射面12倾斜。 从而，从入射面12入射的光折射后向出射面13行进。出射面13将从入射面12入射的光进行反射且使由反射膜面14反射
的光出射。从入射面12入射的光在出射面13进行第1次反射。在出射面 13没有形成反射膜，根据光的入射角和折射率差(反射棱镜100的折射率 和空气的折射率之间的折射率差)使光反射。而且，在光拾取装置中适用 反射棱镜100时，有必要用反射棱镜100使光路改变90度，如图7所示， 向入射面12入射时的光路和从出射面13出射时的光路正交。
反射膜面14对由出射面13进行第1次反射的光进一步进行第2次反 射。通过反射面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全部为光学平面。反射膜面 14为成膜有反射膜R的面，但不能作为理想平面，主要由于反射膜R的膜 应力所以成为持有凹或凸中任一倾向的光学平面。由于反射膜面14成为 持有凹或凸倾向的光学平面，因此，在由反射膜面14反射的光中产生像 差。于是，通过将出射面13形成为持有与反射膜面14的凹凸倾向相反倾 向的光学平面，就可以抑制像差。
在此，为了将出射面13形成为持有凹凸倾向的光学平面，进行出射 面13的平面研磨。在进行该平面研磨时，对应于反射膜面4的凹凸倾向 进行出射面13的研磨。例如，若在反射膜R适用使用氧化钛的电介质多 层膜，则膜应力作用于凹的倾向，因此，反射膜面14成为持有凹倾向的 光学平面。此时，将出射面13研磨成成为持有凸倾向的光学平面。另一 方面，若在反射膜R使用以氧化钽作为主成分的膜，则膜应力作用于凸的 倾向，因此，反射膜面14成为持有凸倾向的光学平面。此时，将出射面 13平面研磨成成为持有凹倾向的光学平面。
基本上，只要使出射面13的光学平面持有如上述的凹或凸倾向，即 可改善光的像差，但是，通过将入射面12也形成为持有与出射面13相同 的凹或凸倾向的光学平面，更能谋求像差的改善。
而且，如图7所示，在出射面13成膜作为相位差调整部件的相位差 膜16。从出射面13出射的光，由于相位差产生偏移，为了补正该相位差 在出射面13成膜相位差膜16。相位差膜16被成膜为持有相位差功能的反 射防止膜。由此，可以消除相位差的偏离。另外，通过在相位差16使用 膜应力少的材料，可以避免因该膜的影响而产生的像差的影响。接着，基于图8的流程图说明反射棱镜100的制造方法。如图9所示，
对平板状的透明部件30的一面30R成膜反射膜R (步骤S11:成膜工序)。 为了成膜反射膜R，在未图示的蒸镀装置的上部配置透明部件30，从配置 于下部的蒸镀源20使蒸镀物质蒸发，在透明部件30的一面30R成膜反射 膜R。在此，作为反射膜R的材料适用使用氧化钛的电介质多层膜。为此， 反射膜R的膜应力作用于凹方向，对透明部件30的一面30R作用凹应力。
接着，将成膜反射膜R的透明部件30沿着图中的以虚线表示的剖面 切断成长条形状，获得多个图10 (a)所示的长条部件31 (步骤S12:切 断工序)。在该切断工序，将透明部件30切断成长条部件31的剖面成为 长方形。此时，长条部件31的反射膜成膜面31R，通过膜应力的作用成为 持有凹倾向的光学平面。
如图10 (b)所示，将第1固定夹具43配置于固定平面42，用粘接 剂等粘贴长条部件31而固定在第1固定夹具43。在第1固定夹具43设有 第1倾斜面43S，第1倾斜面43S和水平方向所成的角度为锐角。在第1 固定夹具43固定长条部件31时，固定反射膜成膜面31R和第1倾斜面43S 而进行。而且，以此状态，利用凹研磨磨具(为了获得持有微小的凸倾向 的光学平面具有凹面的缠绕膜等研磨磨具)44进行长条部件31的平面研 磨(步骤S13:第1研磨工序)。将在该第1研磨工序中的研磨进行至图中 的点划线为止，研磨成该已进行研磨的第1研磨面31A和反射膜成膜面31R 成为锐角。此时，由于使用凹研磨磨具44进行平面研磨，因此，第l研 磨面31A成为持有凸倾向的光学平面。g卩，第1研磨面31A持有与反射膜
R作用的膜应力的凹方向相反的凸倾向。
接着，如图11 (a)所示，将第2固定夹具46配置在固定平面42， 将经第1研磨工序的长条部件31固定于第2固定夹具46。在第2固定夹 具46设有第2倾斜面46S，第2倾斜面46S和水平方向所成的角度为锐角。 在第2固定夹具46固定长条部件31时，将第1研磨面31A固定在第2倾 斜面46S而进行。而且，以此状态，同样利用凹研磨磨具44进行长条部 件31的平面研磨(步骤S14:第2研磨工序)。将在该第2研磨工序中的 研磨进行至图中的点划线为止，研磨成该已进行研磨的第2研磨面31B和 反射膜成膜面31R成为锐角。此时，由于使用凹研磨磨具44进行平面研磨，因此，第2研磨面31B成为持有凸倾向的光学平面。g口，第2研磨面
31B持有与反射膜R作用的膜应力的凹方向相反的凸倾向。
而且，经过第2研磨工序获得的是如图11 (b)所示的长条部件31。 第2研磨工序后的长条部件31最终成为反射棱镜100。长条部件31中， 反射膜成膜面31R构成反射膜面4，第1研磨面31A构成出射面13，第2 研磨面31B构成入射面12。另外，由于图11 (b)的长条部件31为细长 的部件，因此，切断此部件，也可获得多个小型的反射棱镜100。
权利要求
1.一种反射棱镜，将在透明部件所形成的入射面、反射面和出射面的3个面均形成为光学平面，当上述3个面中的1个面为持有凹倾向的光学平面时，剩下2个面为持有凸倾向的光学平面，当上述1个面为持有凸倾向的光学平面时，上述剩下的2个面为持有凹倾向的光学平面。
2. 根据权利要求1所述的反射棱镜，其特征在于，当上述反射面为 凸倾向的光学平面时，将上述入射面和上述出射面形成为持有凹倾向的光 学平面；当上述反射面为凹倾向的光学平面时，将上述入射面和上述出射 面形成为持有凸倾向的光学平面。
3. 根据权利要求1或2所述的反射棱镜，其特征在于，将上述反射 面的牛顿数设为Nl、将上述入射面的牛顿数设为N2、将上述出射面的牛 顿数设为N3、将上述透明部件的折射率设为n、将入射到上述反射棱镜的 光的波长设为A 、将入射到上述反射棱镜的光的光路剖面的直径设为0 ， 面持有凸倾向之际将上述N1、 N2及N3设为正值、面持有凹倾向之际将上 述N1、 N2及N3设为负值时，满足I (n-1) X (N2+N3)+2. 12XnXNlK(3X入)/V。
4. 一种光拾取装置，其特征在于，具有权利要求1至3中任一项所 述的反射棱镜。
5. —种反射棱镜的制造方法，是制造具有入射面、反射面和出射面 的反射棱镜的方法，研磨透明部件，在形成了持有凹或凸倾向的光学平面的上述反射面之后，在上述反射面为持有凹倾向的光学平面时，形成持有凸倾向的光学平 面那样的入射面和出射面，在上述反射面为持有凸倾向的光学平面时，形 成持有凹倾向的光学平面那样的入射面和出射面。
6. 根据权利要求5所述的反射棱镜的制造方法，其特征在于，将上述反射面的牛顿数设为Nl、将上述入射面的牛顿数设为N2、将上述出射 面的牛顿数设为N3、将上述透明部件的折射率设为n、将入射到上述反射 棱镜的光的波长设为入、将入射到上述反射棱镜的光的光路剖面的直径设 为0，面持有凸倾向之际将上述N1、 N2及N3设为正值、面持有凹倾向之 际将上述N1、 N2及N3设为负值时，按照满足i (n-l) X (N2+N3)+2. 12XnXNl|l《(3X入)/02 的方式进行上述入射面和上述出射面的研磨。
7. —种反射棱镜的制造方法，是制造持有入射面、反射面和出射面 的三角柱状的反射棱镜的方法，该制造方法具有第1研磨工序，将平板状的透明部件的一面平面研磨成持有凹或凸倾 向的光学平面；切断工序，将经过上述第1研磨工序的透明部件切断成长条状并生成 长条部件；第2研磨工序，对在上述切断工序中被切断的长条部件进行研磨时， 进行平面研磨以使该研磨后的面与在上述第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，对在上述第2研磨工序中被研磨的长条部件进行研磨 时，迸行平面研磨以使该研磨后的面与在上述第2研磨工序中被研磨的面 不同，且与在上述第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 的面的凹凸倾向相同，并使在上述第l研磨工序中被研磨的面的凹凸倾向 与在上述第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 凸倾向相反。
8. —种反射棱镜，其具有光入射的入射面、形成有反射膜的反射膜 面、和使从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为光学平面，将上述出射面的凹或凸倾向设为与上述反射膜面的凹或凸倾向相反方向。
9. 根据权利要求8所述的反射棱镜，其特征在于，将上述入射面形 成为持有与上述出射面相同的凹或凸倾向的光学平面。
10. 根据权利要求8所述的反射棱镜，其特征在于，上述反射膜面和上述入射面所成的角度为钝角。
11. 一种光拾取装置，具有权利要求8至10中任一项所述的反射棱镜。
12. —种反射棱镜的制造方法，是制造具有光入射的入射面、形成有 反射膜的反射膜面、和使从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镜的方法，在透明部件的一面成膜上述反射膜，形成持有凹或凸倾向的光学平面 那样的上述反射膜面之后，在上述反射膜面为持有凹倾向的光学平面时，形成持有凸倾向的光学 平面那样的出射面，在上述反射膜面为持有凸倾向的光学平面时，形成持 有凹倾向的光学平面那样的出射面。
13. 根据权利要求12所述的反射棱镜的制造方法，其特征在于，形 成持有与上述出射面相同的凹或凸倾向的光学平面那样的入射面。
14. 一种反射棱镜的制造方法，该反射棱镜是具有光入射的入射面、 形成有反射膜的反射膜面、和使从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为钝角的三角柱状反射棱镜，该制造方法具有成膜工序，在平板状的透明部件的一面成膜具有向凹或凸方向作用的膜应力的上述反射膜；切断工序，将成膜上述反射膜的透明部件切断成长条状并生成长条部件；第1研磨工序，研磨在上述切断工序中被切断的长条部件，进行研磨 以使该已进行研磨的面和上述反射膜面所成的角度成为锐角；和第2研磨工序，研磨经上述第l研磨工序的长条部件，进行研磨以使 该已进行研磨的面和上述反射膜面所成的角度成为钝角，在上述第l研磨工序，将已进行研磨的面研磨成成为持有与上述反射 膜的膜应力相反方向的凹或凸倾向的光学平面。
15.根据权利要求14所述的反射棱镜的制造方法，其特征在于，在上述第2研磨工序中，进行研磨以使已进行研磨的面成为持有与在上述第1研磨工序中被研磨的面的凹或凸倾向相同的倾向的光学平面。
全文摘要
本发明提供一种反射棱镜、光拾取装置及反射棱镜的制造方法，其中，在具有入射面(2)、反射面(3)和出射面(4)的反射棱镜(1)中，将各面均形成为持有凹倾向的光学平面或持有凸倾向的光学平面。此时，反射面(3)为凸倾向的光学平面时，将入射面(2)和出射面(4)形成为持有凹倾向的光学平面；反射面(3)为凹倾向的光学平面时，将入射面(2)和出射面(4)形成为持有凸倾向的光学平面。入射面(2)和出射面(4)为持有同样的凹或凸倾向的光学平面，而反射面(3)为持有相反的凹或凸倾向的光学平面，所以，反射棱镜(1)整体上可谋求像差的抑制。从而，本发明的目的在于，将反射棱镜的各面的形状形成为近于理想平面的光学平面，并且谋求像差的改善。
文档编号B24B13/00GK101315432SQ20081010794
公开日2008年12月3日 申请日期2008年5月21日 优先权日2007年5月29日
发明者冈田卓也, 松下英之 申请人:富士能株式会社