JP2001264533A - 波長選択機能を有する光学部品及び光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイクロイックフィルタを構成する特定の層
に波長に対する所望の透過率特性を維持したまま位相の
調整を行うことができる位相調整層を設けることにより
設計の自由度を向上させることができるようにしたダイ
クロイックフィルタと反射防止膜とを同一光学面上に有
する光学部品及び光ピックアップ装置を提供することを
目的とする。 【解決手段】 この光学部品は、基体１０と、基体に光
学面に対し一方の波長の光をより多く透過させ他方の波
長の光をより多く反射させる波長選択機能を有する複数
の光学層からなる光学多層膜１２を備える。波長選択機
能を有する光学多層膜のうち基体と接するかまたは基体
に最も近い光学層の屈折率と基体の屈折率との差が０．
３以内である。また、基体に形成された波長選択機能を
有さない部分１１が２つの使用波長に対して反射防止機
能を有するように屈折率と膜厚とが調整された１層以上
の光学層からなる反射防止膜であり、この反射防止膜と
ほぼ同等の構成の層１３が光学多層膜１２の空気側に配
置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズ、プリズ
ム、フィルタ板等の波長選択機能を有する光学部品及び
光ピックアップ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、短波長赤色半導体レーザの実用化
に伴い、従来の光情報記録媒体であるコンパクトディス
ク（ＣＤ）と同程度の大きさで大容量化させた高密度の
情報記録媒体であるＤＶＤが市販されている。ＣＤでは
７８０ｎｍの半導体レーザを使用し、対物レンズの開口
数０．４５程度とし、透明基材の厚さを１．２ｍｍとし
ているのに対し、ＤＶＤではより小さい記録ピットの情
報を読み込むことができるように６５０ｎｍの半導体レ
ーザを使用し、対物レンズの開口数ＮＡを０．６とし、
透明基材の厚さを０．６ｍｍとしている。

【０００３】このように、使用波長、基材厚、記録密度
などが種々異なる光ディスクを同一の光ピックアップ装
置を用いて記録・再生することに対応するため、波長の
異なる２つの光源を備え、１つの集光光学系によって複
数の光ディスクを再生／記録する光ピックアップ装置が
種々提案されている。

【０００４】かかる光ピックアップ装置の１つの方式と
して、光学素子面に２つの異なるレーザ波長に対し透過
する光束の大きさを自動的に切り替える機能を付加する
ことにより、異なる仕様の光情報記録媒体を再生する方
法が提案されている。光束の大きさを波長毎に自動的に
切り替える手段として、波長選択機能を有する光学多層
膜（以下、ダイクロイックフィルタ）を用いて透過率の
波長選択機能を使ったもの（６５０ｎｍの光をほとんど
透過させ、７８０ｎｍの光は反射光量を増加させること
で透過光量を低下させる）、回折格子を用いて透過率の
波長選択機能を付加したものなどが提案されている。
（例えば、特開平９−２０４６８３号公報参照。）

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ダイクロイ
ックフィルタを用いて使用する２つの波長に対し透過す
る光束を自動的に切り替えを行う場合、ダイクロイック
フィルタ部を透過した光とダイクロイックフィルタがな
い部分を透過した光との位相差が２ｎπ（ｎ＝０，１，
２，・・・）である必要がある。これは、ダイクロイッ
クフィルタ部とそれ以外の部分を透過した光の位相差が
２ｎπからずれてしまうと、レンズの波面収差特性が変
化してしまいレンズの結像性能が劣化してしまうからで
ある。所望のダイクロイックフィルタ膜の反射特性、透
過特性を保ったまま位相差を調整する方法が困難であ
り、これまで具体的な提案がなされていない。また、同
一光学面上にダイクロイックフィルタを有する部分とそ
れ以外の部分とを形成するための手法も、従来方法の場
合境界部において膜厚が傾斜膜になる部分が生じてしま
う等の不具合があった。

【０００６】本発明は、上述のような従来技術の問題に
鑑み、ダイクロイックフィルタを構成する特定の層に波
長に対する所望の透過率特性を維持したまま位相の調整
を行うことができる位相調整層を設けることにより設計
の自由度を向上させることができるようにしたダイクロ
イックフィルタと反射防止膜とを同一光学面上に有する
光学部品、及びこの光学部品を光ピックアップレンズと
して含む光ピックアップ装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による光学部品
は、波長の異なる少なくとも２つの光を透過させて用い
ることのできる波長選択機能を有する光学部品であっ
て、基体と、前記基体の少なくとも１部分に、少なくと
も１つの光学面に対し一方の波長の光をより多く透過さ
せ、他方の波長の光をより多く反射させる波長選択機能
を有するように形成された複数の光学層からなる光学多
層膜とを備え、前記波長選択機能を有する光学多層膜の
うち前記基体と接するかまたは前記基体に最も近い前記
光学層の屈折率と前記基体の屈折率との差が０．３以内
であることを特徴とする。ここで、波長選択機能を有す
るとは、一方の波長の光透過率と、他方の波長の光透過
率との差が少なくとも１０％以上あることを意味する。

【０００８】本発明は、ダイクロイックフィルタの膜構
成に関し、基体と接するかまたは基体に最も近い層の屈
折率と基体の屈折率の差を０．３以下とすることによ
り、この層の膜厚を任意に調整することでダイクロイッ
クフィルタ部を透過した光とダイクロイックフィルタ部
以外の部分を透過した光との位相差を２πの整数倍にな
るように調整できるとともに、ダイクロイックフィルタ
の所望の反射率及び透過率の特性を維持できる。

【０００９】また、所望のダイクロイックフィルタの反
射率と透過率の特性を得るためには、ダイクロイックフ
ィルタを構成する層の層数とそれぞれの層の屈折率と膜
厚を最適化する必要がある。さらに、ダイクロイックフ
ィルタ部を透過した光と、ダイクロイックフィルタ部以
外を透過した光の位相差を２π（ｒａｄ）だけ正確にず
らすためには、それぞれの層の厚さと屈折率を最適化す
る必要がある。ここで、ダイクロイックフィルタの反射
率，透過率を最適化するための各層の屈折率，膜厚が必
ずしも透過位相差を最適化する値と一致しないことが普
通である。このため、透過率及び反射率をフィッティン
グしながら位相差調整をすることになるが、この場合設
計の自由度を極端に制限することになる。そこで、透過
率及び反射率に関する感度が極端に悪い層（位相調整
層）をダイクロイックフィルタに設けることで、透過率
及び反射率のフィッティングは位相調整層を除いた層で
行い、透過位相の調整は位相調整層のみの膜厚を調整す
ることにより行い、設計の自由度を増やすようしてい
る。反射率と透過率に関する感度が悪い層を実現するこ
とは、基体に最も近い層または基体と接する層に対し
て、基材との屈折率差を０．３以下とすることで達成可
能である。屈折率差が０．３以下であると、この層の膜
厚により反射率特性がさほど変化しない。

【００１０】また、本発明による別の光学部品は、波長
の異なる少なくとも２つの光を透過させて用いることの
できる光学部品であって、基体と、前記基体の少なくと
も１部分に、少なくとも１つの光学面に対し一方の波長
の光をより多く透過させ、他方の波長の光をより多く反
射させる波長選択機能を有するように形成された複数の
光学層からなる光学多層膜と、前記基体の少なくとも１
部分に形成された波長選択機能を有さない部分とを備
え、前記波長選択機能を有さない部分が、使用する２つ
の波長に対して反射防止機能を有するように屈折率と膜
厚とが調整された１層以上の光学層からなる反射防止膜
であり、前記反射防止膜は前記波長選択機能を有する前
記光学多層膜の前記基体とは反対側にも配置されている
ことを特徴とする。ここで、反射防止機能を有すると
は、基体の反射率より低い反射率を有することを意味す
る。

【００１１】この光学部品によれば、同一光学面上にダ
イクロイックフィルタとして機能する部分と、機能しな
い部分をパターン形成する場合、ダイクロイックフィル
タとして機能しない部分に対しては使用する波長の光の
透過率を向上させるために反射防止膜（ＡＲ膜）を付加
することにより、光の有効利用の観点から有利となる。
この反射防止膜は、ダイクロイックフィルタの空気側の
構成と同一であることが望ましいため、１層または２層
の反射防止膜とすることが望ましい。反射防止膜の層数
を３層以上にした場合、ダイクロイックフィルタの反射
防止膜と同一構成以外の層の屈折率と膜厚をフィッティ
ングしても所望の光学性能を得難くなるためである。

【００１２】また、ダイクロイックフィルタ部を透過し
た光とダイクロイックフィルタ部以外を透過した光の位
相差を２ｎπ（ｎ＝１，２，３，・・・）とするために
は、ダイクロイックフィルタ部の光学膜厚の合計（Σｎ
ｄ）と膜厚の合計（Σｄ）が以下の式（１）、（２）を
満たすことが必要である。 ２πのとき ７λ／８＜Σ（ｎｉｄｉ）−Σｄｉ＜９λ／８ （１） ４πのとき １５λ／１６＜Σ（ｎｉｄｉ）−Σｄｉ＜17λ／16 （２）

【００１３】ここで、λは使用している短い方のレーザ
光の波長である。正確には上式がレーザ波長と同等にな
ることが望ましい。ダイクロイックフィルタ部とそれ以
外の部分を透過する光の透過位相がλからずれた場合、
レンズの波面収差特性を劣化させることになり、結像性
能を劣化させる。実使用上、λ／８までの差であれば影
響が少ないことが確認されているので、レーザの波長を
６５０ｎｍとしたとき、膜厚に関して次の式（３）、
（４）を満足していればよいことになる。 ２πのとき ５７０ｎｍ＜Σ（ｎｉｄｉ）−Σｄｉ＜７３０ｎｍ （３） ４πのとき １２２０ｎｍ＜Σ（ｎｉｄｉ）−Σｄｉ＜１３８１ｎｍ （４）

【００１４】更に、一般的に膜厚に関し、光学多層膜に
おける各光学層（ｉ＝１，２，３，・・・）の光学膜厚
（ｎ_i1・ｄ_i1＝屈折率ｎ_i1×膜厚ｄ_i1）の合計Σ（ｎ_i1・
ｄ_i1）と、反射防止膜（ｊ＝１，２，３，・・・）の光
学膜厚（ｎ_j2・ｄ_j2）の合計Σ（ｎ_j2・ｄ_j2）とすると、
次の式（５）、（６）を満足していればよい。

【００１５】 7λ／8≦Σ(ｎ_i1・ｄ_i1)−Σ(ｎ_j2・ｄ_j2)−(Σｄ_i1−Σｄ_j2)≦9λ／8 （５）

【００１６】 15λ／8≦Σ(ｎ_i1・ｄ_i1)−Σ(ｎ_j2・ｄ_j2)−(Σｄ_i1−Σｄ_j2)≦17λ／8（６） 但し、λ（ｎｍ）は使用波長のうちの短い方の波長であ
り、各膜厚の単位はｎｍである。

【００１７】具体的には、上記反射防止膜が前記光学部
品の表面の空気側から第１の層及び第２の層に構成さ
れ、前記第１の層及び前記第２の層の各屈折率と各光学
膜厚（ｎｄ＝屈折率×膜厚）が以下の範囲内であること
が好ましい。

【００１８】 屈折率 光学膜厚ｎｄ（ｎｍ） 第１の層 １．３５≦ｎ≦１．５０ １７０≦ｎｄ≦２７０ 第２の層 １．８０≦ｎ≦２．４０ ｎｄ≦７０

【００１９】また、上記反射防止膜が一層から構成され
る場合、この層の屈折率と光学膜厚（ｎｄ＝屈折率×膜
厚）が以下の範囲内であることが好ましい。

【００２０】 屈折率 光学膜厚ｎｄ（ｎｍ） １．３５≦ｎ≦１．５０ ４４≦ｎｄ≦２８６

【００２１】更に、前記波長選択機能を有する光学多層
膜が前記光学部品の表面の空気側から順に第１の層〜第
９の層まで構成され、前記第１の層〜前記第８の層がそ
れぞれ以下に示す屈折率と光学膜厚の範囲内であること
が好ましい。

【００２２】 屈折率 光学膜厚ｎｄ（ｎｍ ） 第１の層 １．３５≦ｎ≦１．５０ １７２≦ｎｄ≦２６５ 第２の層 １．８０≦ｎ≦２．４０ ｎｄ≦７０ 第３の層 １．３５≦ｎ≦１．５０ １０≦ｎｄ≦３７０ 第４の層 １．８０≦ｎ≦２．４０ １５０≦ｎｄ≦２５０ 第５の層 １．３５≦ｎ≦１．５０ ２４０≦ｎｄ≦３００ 第６の層 １．８０≦ｎ≦２．４０ １７０≦ｎｄ≦２４０ 第７の層 １．３５≦ｎ≦１．５０ ２１０≦ｎｄ≦３００ 第８の層 １．８０≦ｎ≦２．４０ １１０≦ｎｄ≦３３０

【００２３】また、本発明の光学部品は、プラスチック
またはガラスからなる光ピックアップレンズとすること
ができる。また、波長選択性を有する光学多層膜と基体
との間に下地層を設けてもよい。この下地層により次の
製膜工程が容易となる。

【００２４】また、ダイクロイックフィルタを形成する
部分と、反射防止膜を形成する部分とをそれぞれ独立に
パターン形成させようとすると、その境界において傾斜
膜になるという問題があった。光学面上にダイクロイッ
クフィルタや反射防止膜を形成するとき、真空蒸着法や
スパッタリング法を用いる場合が一般的であるが、これ
らの方法は蒸発又はスパッタされた粒子の指向性が強い
ために、光学面の有効径より小さい部分にこれらの膜を
形成させた場合この光学部品を保持している支持体の影
になり傾斜膜（周辺部にいくに従い薄くなってくる。）
になってしまうのである（図９参照）。

【００２５】この解決のために、反射防止膜を形成して
いる層の構成と全く同等の構成を、ダイクロイックフィ
ルタを形成している膜の空気側に配置してやることで、
光学部品の有効径よりも小さい開口の蒸着マスクまたは
スパッタリングマスクを用いないでも、同一光学面上に
ダイクロイックフィルタ機能を有する部分と反射防止機
能を有する部分を形成するとともに、その境界部におけ
る傾斜膜を全くなくすことが可能である。このようにし
て、同一光学面上にダイクロイックフィルタ部と、使用
する２つの波長を両方透過させるための反射防止膜（Ａ
Ｒ膜）とを比較的簡易に、しかもその境界部の輪郭をき
れいに仕上げることができる。

【００２６】また、本発明による光ピックアップ装置
は、波長λ１の第１の光源と、波長λ２（λ１≠λ２）
の第２の光源と、それぞれの光源からの光束を光情報記
録媒体の情報記録面に集光させるレンズと、前記第１の
光源及び第２の光源からの出射光束の光情報記録媒体か
らの反射光を受光する光検出器とを備え、前記レンズ
は、少なくとも２つの波長λ１，λ２の光を透過させる
ことができ、基体と、前記基体の少なくとも１部分に、
少なくとも１つの光学面に対し一方の波長λ１またはλ
２の光をより多く透過させ、他方の波長λ２またはλ１
の光をより多く反射させる波長選択機能を有するように
形成された複数の光学層からなる光学多層膜と、を備
え、前記波長選択機能を有する光学多層膜のうち前記基
体と接するかまたは前記基体に最も近い前記光学層の屈
折率と前記基体の屈折率との差が０．３以内であること
を特徴とする。

【００２７】また、本発明による別の光ピックアップ装
置は、波長λ１の第１の光源と、波長λ２（λ１≠λ
２）の第２の光源と、それぞれの光源からの光束を光情
報記録媒体の情報記録面に集光させるレンズと、前記第
１の光源及び第２の光源からの出射光束の光情報記録媒
体からの反射光を受光する光検出器とを備え、前記レン
ズは、少なくとも２つの波長λ１，λ２の光を透過させ
ることができ、基体と、前記基体の少なくとも１部分
に、少なくとも１つの光学面に対し一方の波長λ１また
はλ２の光をより多く透過させ、他方の波長λ２または
λ１の光をより多く反射させる波長選択機能を有するよ
うに形成された複数の光学層からなる光学多層膜と、前
記基体の少なくとも１部分に形成された波長選択機能を
有さない部分とを備え、前記波長選択機能を有さない部
分が、使用する２つの波長λ１またはλ２に対して反射
防止機能を有するように屈折率と膜厚とが調整された１
層以上の光学層からなる反射防止膜であり、前記反射防
止膜は前記波長選択機能を有する前記光学多層膜の前記
基体側とは反対側にも配置されていることを特徴とす
る。

【００２８】上述の各光ピックアップ装置によれば、２
つの波長λ１とλ２とを自動的に切り替えながら異なる
光情報記録媒体についての記録または再生を行うことが
できる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態に
ついて図面を用いて説明する。本実施の形態は、プラス
チック製の光ピックアップ用のレンズの片方の面につい
てダイクロイックフィルタ機能を有する部分と反射防止
機能を有する部分にパターン化したものである。

【００３０】図１は、本発明の実施の形態を示す光ピッ
クアップレンズの要部断面図である。この光ピックアッ
プレンズは、ダイクロイックフィルタ機能を有する光学
膜と反射防止機能を有する光学膜とが基材の同一面上に
形成されたものである。即ち、図１の光ピックアップレ
ンズは、基材１０の中心部分に形成された反射防止機能
を有する光学多層膜１１と、その周囲のドーナッツ状の
部分に形成されたダイクロイックフィルタ機能を有する
光学多層膜１２とを備える。光学多層膜１２の上には光
学多層膜１１と同様の層構成で反射防止機能を有する光
学多層膜１３が形成されている。光学多層膜１１が波長
選択機能を有せずかつ反射防止機能を有する部分１を構
成し、光学多層膜１２及び光学多層膜１３が波長選択機
能を有する部分２を構成する。

【００３１】なお、図１の例は、波長選択機能を有しな
い部分１及び波長選択機能を有する部分２をレンズの片
面に設けたが、光ピックアップレンズの両方の面に対し
て同様のパターニング処理を実施し、両面に設けてもよ
い。

【００３２】

【実施例】次に、図１の光ピックアップレンズについて
具体的な実施例により説明する。図１の光学多層膜１
２、１３（ダイクロイックフィルタ部）は、次の表１に
示すような層構成で、空気側から順に第１の層〜第９の
層まで真空蒸着法により形成した。また、分光エリプソ
メーター（J.A.WOOLLAM社製、V-VASE）を用いて各層の
屈折率と膜厚が所望の値に一致していることを確認し
た。

【００３３】

【表１】

【００３４】ここで、図１の基材１０と接する光学多層
膜１１の第９の層は、ＳｉＯ₂を主成分とした膜より構
成されておりその屈折率はほぼ１．４６である。この第
９の層の膜厚は、中心部に製膜された反射防止の光学多
層膜の構成（屈折率と厚さ）により調整すべき厚さであ
るのでここでは仮に０としている。

【００３５】以上の表１の層構成を有する図１の光学多
層膜１２，１３（ダイクロイックフィルタ部）は、図２
のカーブ（ａ）のような分光反射率特性を有し、透過さ
せるべき短い波長を６５０ｎｍとし、遮蔽（反射）させ
るべき長い光の波長を７８０ｎｍとして設計されてお
り、６５０ｎｍでの反射率０％，７８０ｎｍでの反射率
５５％となっている。

【００３６】また、中心部に形成された反射防止機能を
有する図１の光学多層膜１１は、次の表２に示す２層よ
りなる。表２の光学多層膜１１は、６５０ｎｍと７８０
ｎｍで反射率が極力少なくなるように設計されている。
表２の光学多層膜１１の分光反射率特性を図３に示す。

【００３７】

【表２】

【００３８】ここで、ダイクロイックフィルタ機能を有
する光学多層膜１２を透過した光と、反射防止機能を有
する光学多層膜１１を透過した光との位相差が２π（ra
d）となるように調整を実施する。ここで、光の波長を
６５０ｎｍとする。

【００３９】まず、光学多層膜１２（ダイクロイックフ
ィルタ部）を透過した光の位相を以下の通り計算する。
各層の屈折率と膜厚を掛け合わせた値を合計し（ΣＮ
Ｄ）、この合計値を光の波長で割った値に２πを掛けた
値が、光学多層膜１２を透過したときの透過位相（δ
１）である。

【００４０】一方、反射防止機能を有する光学多層膜１
１を透過したときの位相の計算はダイクロイックフィル
タ部を透過したときの計算方法と基本的には同じである
が、ダイクロイックフィルタ機能を有する光学多層膜１
２と、反射防止機能を有する光学多層膜１１との厚さの
差分は、空気中を光が進んでいるものとして考える。こ
のようにして考えた反射防止機能を有する光学多層膜１
１を透過した光の透過位相をδ２とする。

【００４１】このとき、（δ１−δ２）が２π（rad）
の整数倍になるようにすれば位相調整ができる。本実施
例の場合、ダイクロイックフィルタ機能を有する光学多
層膜１２の第９の層の光学膜厚を３６４ｎｍにすれば
（δ１−δ２）が２π(rad)となり、位相調整が行わ
れ、レンズの波面収差特性を劣化させることがなくな
る。このように、基材と接する第９の層の光学膜厚を３
６４ｎｍとしたときの分光反射率特性を図２のカーブ
（ｂ）に示す。

【００４２】図２のカーブ（ｂ）から分かるように、基
材と接する第９の層の膜厚を０としたカーブ（ａ）とほ
ぼ同等の曲線が得られることがわかる。これは、基材と
して用いた素材の屈折率と基材と接する第９の層の屈折
率との屈折率差が、本実施例の場合０．０７と小さいた
めに達成できたことである。

【００４３】この屈折率差が０．３を超える場合は第９
の層の厚さによって分光反射率特性の変化が大きくな
る。比較例として、屈折率１．８５である膜を第９の層
の材料とし、屈折率差を０．３１とし、光学膜厚を０
（ａ’）と２５０ｎｍ（ｂ’）としたときの分光反射率
特性を図４に示す。膜厚により反射率が大きく変化する
ことがわかる。このため、基材と第９の層の屈折率差が
０．３を超えた場合、反射率特性をフィティングしなが
ら、かつ同時に位相調整を行わなければならず、この作
業は非常に煩雑になってしまう。

【００４４】次に、図１に示すような光ピックアップレ
ンズの製造工程を図５〜図９により説明する。図１に示
したように、光学面の中心部に７８０ｎｍと６５０ｎｍ
の光の反射を防止するための反射防止機能を有する光学
多層膜を形成し、光学多層膜１１の外側へリング状に７
８０ｎｍの光を遮断し、６５０ｎｍの光を透過させるよ
うなダイクロイックフィルタ機能を有する光学多層膜を
形成した。

【００４５】まず、第１の工程として、図５のように、
反射防止機能を有する光学多層膜を形成する光学面の中
心部にマスク２１となるパターンを形成した。このマス
ク２１は、金属膜（Ａｇ）を真空蒸着法により２００ｎ
ｍ蒸着することで形成した。この場合、反射防止機能を
有する光学多層膜を形成すべき中心部分を開口とした蒸
着ヤトイを用い、金属膜を蒸着することでパターンを形
成することが可能である。

【００４６】次に、第２の工程として、レンズ全面に製
膜可能な蒸着ヤトイにレンズを移し、図６のように、ダ
イクロイック機能を有する光学多層膜のうち反射防止機
能を有する光学多層膜と同等の部分を除いた層２２を形
成する。

【００４７】次に、第３の工程として、図７に示すよう
に、反射防止機能を有する光学多層膜を形成する光学面
の中心部において、パターン化されたマスク２１のＡｇ
膜を適当な濃度の硝酸中に浸漬することにより溶かすと
ともに、Ａｇ膜上に形成されたダイクロイックフィルタ
機能を有する光学多層膜も同時に剥離し、光学多層膜２
３の部分を残す。

【００４８】次に、第４の工程として、レンズ全面に製
膜可能な蒸着ヤトイにレンズをセットし、図８のように
反射防止機能を有する光学多層膜２４，２５をレンズ全
面に形成する。

【００４９】以上の各製造工程により、図８のように、
光学面（レンズ面）の中心部分には、使用する２つの波
長で有効な反射防止機能を有する光学膜２４が形成さ
れ、その外周部に７８０ｎｍの波長の光を反射させ６５
０ｎｍの波長の光を透過させるようなダイクロイックフ
ィルタ機能を有する光学多層膜２３，２５が完成する。

【００５０】この場合、図８に示すように、反射防止機
能を有する光学膜２４とダイクロイックフィルタ機能を
有する光学多層膜２３との境界部２６において、シャー
プなエッジが比較的簡易に得られる。これは、反射防止
機能を有する光学膜２４と同等の構成を持つ光学膜２５
をダイクロイックフィルタ機能を有する光学多層膜２３
の空気側に配することで境界部２６のエッジをシャープ
にできるのである。

【００５１】ここで、比較のために、反射防止機能を有
する光学膜とダイクロイックフィルタ機能を有する光学
多層膜とをそれぞれ独立な膜として形成したときの問題
点について述べる。この場合には、反射防止機能を有す
る光学膜をレンズの中心にのみ製膜する必要があるため
に、レンズの中心部に開口を持つ蒸着ヤトイにレンズを
セットし、反射防止機能を有する光学膜を形成する必要
がある。更に、反射防止機能を有する光学膜上に金属の
剥離層を形成し、レンズ全面にダイクロイック機能を持
つ光学多層膜を形成した後、硝酸等の酸の中に浸漬する
ことで金属を溶かすとともに金属膜の上に製膜されたダ
イクロイック機能を有する光学多層膜を除去することに
より、反射防止機能を有する光学膜とダイクロイックフ
ィルタ機能を有する光学多層膜とを同一光学面上に形成
することは可能である。しかし、図７のように、反射防
止機能を有する光学膜２４’をレンズ中心の中心部に形
成するとき、中心部に開口をもつ蒸着ヤトイの影の影響
で、ダイクロイックフィルタ機能を有する光学多層膜２
３’との間の境界部に膜厚が傾斜となってしまう傾斜部
分２９が発生してしまう。これは、光学膜を形成する方
法として真空蒸着やスパッタリング法を用いたとき、蒸
発又はスパッタされた粒子の直進性に起因するものであ
り避けられない現象である。

【００５２】これに対し、本実施の形態の構成では、図
１のように、反射防止機能を有する光学膜と同等の構成
を持つ光学膜をダイクロイックフィルタ機能を有する光
学多層膜の空気側にも形成するような層構成を実現する
ことにより、傾斜部分が発生せずに図８のようにそれら
の境界部２６のエッジをシャープに形成できるのであ
る。

【００５３】なお、本実施の形態においては、ダイクロ
イックフィルタ機能を有する光学多層膜と反射防止機能
を有する光学多層膜を形成する手段として真空蒸着法を
用いているが、スパッタリング等の他の薄膜形成技術を
用いても同等の効果を有する薄膜を形成できる。

【００５４】次に、上述の図１の光ピックアップレンズ
を光ピックアップ装置に用いた例を説明する。図１０は
光ピックアップ装置の概略的な構成を示す図である。こ
の光ピックアップ装置は、第１の光情報記録媒体に対し
て記録または再生を行う第１の半導体レーザ４１と、第
２の光情報記録媒体に対して記録または再生を行う第１
の半導体レーザ４１とは波長の異なる第２の半導体レー
ザ４２と、各半導体レーザ４１，４２から射出される発
散光束の発散角を所望の発散角に変換するカップリング
レンズ３１と、各半導体レーザ４１，４２からの光束を
ほぼ一つの方向に進ませるビームスプリッタ２０と、カ
ップリングレンズ３１と１／４波長板３５を通過した光
束を光情報記録媒体３９の情報記録面に集光する光ピッ
クアップレンズ３２と、光情報記録媒体からの反射光を
受光する光検出器５１と、光情報記録媒体３９からの反
射光を光検出器５１に向けるビームスプリッタ４０とを
備えている。

【００５５】また、図１０の光ピックアップ装置は、更
に、光ピックアップレンズ３２に前置された絞り３６
と、光検出器５１に前置されたシリンドリカルレンズ５
２と、第２の半導体レーザ１２からの発散光束の発散度
を変換するための発散角変更レンズ６０とを備える。

【００５６】図１０の光ピックアップ装置は、例えば第
１の半導体レーザ４１により基準波長７８０ｎｍの光で
ＣＤを記録または再生し、第２の半導体レーザ４２によ
り基準波長６５０ｎｍの光でＤＶＤを記録または再生す
るようにできる。そして、光ピックアップレンズ３２
は、図１のように、その光学面３２ａ（図１０）の中心
部に７８０ｎｍと６５０ｎｍの光の反射を防止するため
の反射防止機能を有する光学多層膜１１（波長選択機能
を有せずかつ反射防止機能を有する部分１）が形成さ
れ、光学多層膜１１の外側にリング状に７８０ｎｍの光
を遮断し、６５０ｎｍの光を透過させる光学多層膜１
２，１３（波長選択機能を有する部分２）が形成されて
いる。このため、図１０の光ピックアップ装置は、ＤＶ
Ｄの記録または再生時に光ピックアップレンズ３２の図
１の部分１，２全体を利用することができるとともに、
ＣＤの記録または再生時に光ピックアップレンズ３２の
図１の部分１のみを利用できる。このように、図１０の
光ピックアップ装置では、２つの異なるレーザ波長に対
し透過する光束の大きさを自動的に切り替えながら異な
る光情報記録媒体について記録または再生を行うことが
できる。なお、図１０では、光ピックアップレンズ３２
の光情報記録媒体３９側の光学面３２ａに光学多層膜１
１，１２，１３を設けたが、光源側の光学面に設けても
よく、また両光学面に設けてもよい。

【００５７】以上のように本発明を実施の形態及び実施
例により説明したが、本発明はこれらに限定されるもの
ではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が
可能である。例えば、本発明の光学部品は、光ピックア
ップレンズ以外のレンズであってもよく、また、プリズ
ムやフィルタ板等の光学部品でもよく、同様の効果が得
られる。

【００５８】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、光ピッ
クアップレンズ等の光学部品の光学面上に、波長選択機
能を有する光学多層膜と反射防止機能を有する光学多層
膜を形成することにより、２つの機能を有する光学膜を
透過する光の位相差が２ｎπ（ｎ＝0,1,2…）であると
ともに所望の反射率特性を容易に得ることができる。ま
た、２つの異なる機能を有する光学膜の境界部のエッジ
をシャープに形成できる。また、２つの異なる波長に対
し透過する光束の大きさを自動的に切り替えながら異な
る光情報記録媒体について記録または再生を行うことが
できる光ピックアップ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施の形態のレンズの要部断面図
である。

【図２】本発明による実施例の層構成（表１）を有する
光学多層膜（ダイクロイックフィルタ部）の第９の層の
膜厚が０の場合（ａ）と、３６４ｎｍの場合（ｂ）の分
光反射率特性を示す図である。

【図３】本発明による実施例の光学多層膜（表２）の分
光反射率特性を示すずである。

【図４】比較例として、屈折率１．８５である膜を第９
の層の材料とし光学膜厚を０（ａ’）と２５０ｎｍ
（ｂ’）としたときの分光反射率特性を示す図である。

【図５】本発明による実施例の光学多層膜を形成する第
１の製造工程を説明するための図である。

【図６】実施例の光学多層膜を形成する第２の製造工程
を説明するための図である。

【図７】実施例の光学多層膜を形成する第３の製造工程
を説明するための図である。

【図８】実施例の光学多層膜を形成する第４の製造工程
を説明するための図である。

【図９】図５〜図８の製造工程の効果を説明するため
に、従来方法による問題点を説明するための図である。

【図１０】本発明による実施の形態の光ピックアップ装
置の概略的構成を示す図である。

【符号の説明】

１０ 基材 １１ 反射防止機能を有する光学多層膜 １２ 波長選択機能を有する光学多層膜 １３ 光学多層膜１１と同様の層構成の光
学多層膜 ２６ 境界部 ３２ 光ピックアップレンズ（光学部品） ４１ 第１の半導体レーザ（第１の光源） ４２ 第２の半導体レーザ（第２の光源）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H048 GA07 GA09 GA12 GA22 GA24 GA33 GA36 GA61 2K009 AA05 BB02 BB11 CC03 CC42 DD03 5D119 AA05 AA41 BA01 EC47 FA08 JA18 JA26 JA64 JA65 JB03

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 波長の異なる少なくとも２つの光を透過
   させて用いることのできる光学部品であって、 基体と、 前記基体の少なくとも１部分に、少なくとも１つの光学
   面に対し一方の波長の光をより多く透過させ、他方の波
   長の光をより多く反射させる波長選択機能を有するよう
   に形成された複数の光学層からなる光学多層膜と、を備
   え、 前記波長選択機能を有する光学多層膜のうち前記基体と
   接するかまたは前記基体に最も近い前記光学層の屈折率
   と前記基体の屈折率との差が０．３以内であることを特
   徴とする波長選択機能を有する光学部品。
2. 【請求項２】 波長選択機能を有さない部分を更に有
   し、この波長選択機能を有さない部分が、使用する２つ
   の波長の光に対して反射防止機能を有するように屈折率
   と膜厚とが調整された１層以上の光学層からなる反射防
   止膜であることを特徴とする請求項１に記載の光学部
   品。
3. 【請求項３】 波長の異なる少なくとも２つの光を透過
   させて用いることのできる光学部品であって、 基体と、 前記基体の少なくとも１部分に、少なくとも１つの光学
   面に対し一方の波長の光をより多く透過させ、他方の波
   長の光をより多く反射させる波長選択機能を有するよう
   に形成された複数の光学層からなる光学多層膜と、 前記基体の少なくとも１部分に形成された波長選択機能
   を有さない部分と、を備え、 前記波長選択機能を有さない部分が、使用する少なくと
   も２つの波長に対して反射防止機能を有するように屈折
   率と膜厚とが調整された１層以上の光学層からなる反射
   防止膜であり、 前記反射防止膜は前記波長選択機能を有する前記光学多
   層膜の前記基体側とは反対側にも配置されていることを
   特徴とする光学部品。
4. 【請求項４】 前記光学多層膜における各光学層（ｉ＝
   １，２，３，・・・）の光学膜厚（ｎ_i1・ｄ_i1＝屈折率
   ｎ_i1×膜厚ｄ_i1）の合計Σ（ｎ_i1・ｄ_i1）と、前記反射
   防止膜（ｊ＝１，２，３，・・・）の光学膜厚（ｎ_j2・
   ｄ_j2）の合計Σ（ｎ_j2・ｄ_j2）とが、以下の式を満たす
   ことを特徴とする請求項３に記載の光学部品。 ７λ／８≦Σ(ｎ_i1・ｄ_i1)−Σ(ｎ_j2・ｄ_j2)−(Σｄ_i1−
   Σｄ_j2)≦９λ／８ 但し、λは、使用波長のうちの短い方の波長である。
5. 【請求項５】 前記光学多層膜における各光学層（ｉ＝
   １，２，３，・・・）の光学膜厚（ｎ_i1・ｄ_i1＝屈折率
   ｎ_i1×膜厚ｄ_i1）の合計Σ（ｎ_i1・ｄ_i1）と、前記反射
   防止膜（ｊ＝１，２，３，・・・）の光学膜厚（ｎ_j2・
   ｄ_j2）の合計Σ（ｎ_j2・ｄ_j2）とが、以下の式を満たす
   ことを特徴とする請求項３に記載の光学部品。 １５λ／８≦Σ(ｎ_i1・ｄ_i1)−Σ(ｎ_j2・ｄ_j2)−(Σｄ_i1
   −Σｄ_j2)≦１７λ／８ 但し、λ（ｎｍ）は使用波長のうちの短い方の波長であ
   り、各膜厚の単位はｎｍである。
6. 【請求項６】 前記光学多層膜のうちの前記基体と接す
   るかまたは最も近い前記光学層の光学膜厚（ｎｄ＝屈折
   率ｎ×膜厚ｄ）が請求項４または５に記載の式を満足す
   るように調整されていることを特徴とする請求項４また
   は５に記載の光学部品。
7. 【請求項７】 上記反射防止膜が前記光学部品の表面の
   空気側から第１の層及び第２の層に構成され、前記第１
   の層及び前記第２の層の各屈折率と各光学膜厚（ｎｄ＝
   屈折率×膜厚）が以下の範囲内であることを特徴とする
   請求項２または３に記載の光学部品。 屈折率 光学膜厚ｎｄ（ｎｍ） 第１の層 １．３５≦ｎ≦１．５０ １７０≦ｎｄ≦２７０ 第２の層 １．８０≦ｎ≦２．４０ ｎｄ≦７０
8. 【請求項８】 上記反射防止膜が一層から構成され、こ
   の層の屈折率と光学膜厚（ｎｄ＝屈折率×膜厚）が以下
   の範囲内であることを特徴とする請求項２または３に記
   載の光学部品。 屈折率 光学膜厚ｎｄ（ｎｍ） １．３５≦ｎ≦１．５０ ４４≦ｎｄ≦２８６
9. 【請求項９】 前記波長選択機能を有する光学多層膜が
   前記光学部品の表面の空気側から順に第１の層〜第９の
   層まで構成され、前記第１の層〜前記第８の層がそれぞ
   れ以下に示す屈折率と光学膜厚の範囲内であることを特
   徴とする請求項１，２または３に記載の光学部品。 屈折率 光学膜厚ｎｄ（ｎｍ） 第１の層 １．３５≦ｎ≦１．５０ １７２≦ｎｄ≦２６５ 第２の層 １．８０≦ｎ≦２．４０ ｎｄ≦７０ 第３の層 １．３５≦ｎ≦１．５０ １０≦ｎｄ≦３７０ 第４の層 １．８０≦ｎ≦２．４０ １５０≦ｎｄ≦２５０ 第５の層 １．３５≦ｎ≦１．５０ ２４０≦ｎｄ≦３００ 第６の層 １．８０≦ｎ≦２．４０ １７０≦ｎｄ≦２４０ 第７の層 １．３５≦ｎ≦１．５０ ２１０≦ｎｄ≦３００ 第８の層 １．８０≦ｎ≦２．４０ １１０≦ｎｄ≦３３０
10. 【請求項１０】 前記光学部品が、プラスチックまたは
    ガラスからなる光ピックアップレンズであることを特徴
    とする請求項１，２または３に記載の光学部品。
11. 【請求項１１】 前記波長選択性を有する光学多層膜と
    前記基体との間に下地層を有することを特徴とする請求
    項１，２または３に記載の光学部品。
12. 【請求項１２】 波長λ１の第１の光源と、 波長λ２（λ１≠λ２）の第２の光源と、 それぞれの光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録
    面に集光させるレンズと、 前記第１の光源及び第２の光源からの出射光束の光情報
    記録媒体からの反射光を受光する光検出器と、を備え、 前記レンズは、少なくとも２つの波長λ１，λ２の光を
    透過させることができ、 基体と、 前記基体の少なくとも１部分に、少なくとも１つの光学
    面に対し一方の波長λ１またはλ２の光をより多く透過
    させ、他方の波長λ２またはλ１の光をより多く反射さ
    せる波長選択機能を有するように形成された複数の光学
    層からなる光学多層膜と、を備え、 前記波長選択機能を有する光学多層膜のうち前記基体と
    接するかまたは前記基体に最も近い前記光学層の屈折率
    と前記基体の屈折率との差が０．３以内であることを特
    徴とする光ピックアップ装置。
13. 【請求項１３】 前記レンズが波長選択機能を有さない
    部分を更に有し、この波長選択機能を有さない部分が、
    使用する２つの波長の光に対して反射防止機能を有する
    ように屈折率と膜厚とが調整された１層以上の光学層か
    らなる反射防止膜であることを特徴とする請求項１２に
    記載の光ピックアップ装置。
14. 【請求項１４】 波長λ１の第１の光源と、 波長λ２（λ１≠λ２）の第２の光源と、 それぞれの光源からの光束を光情報記録媒体の情報記録
    面に集光させるレンズと、 前記第１の光源及び第２の光源からの出射光束の光情報
    記録媒体からの反射光を受光する光検出器と、を備え、 前記レンズは、少なくとも２つの波長λ１，λ２の光を
    透過させることができ、 基体と、 前記基体の少なくとも１部分に、少なくとも１つの光学
    面に対し一方の波長λ１またはλ２の光をより多く透過
    させ、他方の波長λ２またはλ１の光をより多く反射さ
    せる波長選択機能を有するように形成された複数の光学
    層からなる光学多層膜と、 前記基体の少なくとも１部分に形成された波長選択機能
    を有さない部分と、を備え、 前記波長選択機能を有さない部分が、使用する少なくと
    も２つの波長λ１またはλ２に対して反射防止機能を有
    するように屈折率と膜厚とが調整された１層以上の光学
    層からなる反射防止膜であり、 前記反射防止膜は前記波長選択機能を有する前記光学多
    層膜の前記基体とは反対側にも配置されていることを特
    徴とする光ピックアップ装置。
15. 【請求項１５】 前記レンズの前記光学多層膜における
    各光学層（ｉ＝１，２，３，・・・）の光学膜厚（ｎ_i1
    ・ｄ_i1＝屈折率ｎ_i1×膜厚ｄ_i1）の合計Σ（ｎ_i1・ｄ_i1）
    と、前記反射防止膜（ｊ＝１，２，３，・・・）の光学
    膜厚（ｎ_j2・ｄ_j2）の合計Σ（ｎ_j2・ｄ_j2）とが、以下の
    式を満たすことを特徴とする請求項１４に記載の光ピッ
    クアップ装置。 ７λ／８≦Σ(ｎ_i1・ｄ_i1)−Σ(ｎ_j2・ｄ_j2)−(Σｄ_i1−
    Σｄ_j2)≦９λ／８ 但し、λは、使用波長λ１またはλ２のうちの短い方の
    波長である。
16. 【請求項１６】 前記レンズの前記光学多層膜における
    各光学層（ｉ＝１，２，３，・・・）の光学膜厚（ｎ_i1
    ・ｄ_i1＝屈折率ｎ_i1×膜厚ｄ_i1）の合計Σ（ｎ_i1・ｄ_i1）
    と、前記反射防止膜（ｊ＝１，２，３，・・・）の光学
    膜厚（ｎ_j2・ｄ_j2）の合計Σ（ｎ_j2・ｄ_j2）とが、以下の
    式を満たすことを特徴とする請求項１４に記載の光ピッ
    クアップ装置。 １５λ／８≦Σ(ｎ_i1・ｄ_i1)−Σ(ｎ_j2・ｄ_j2)−(Σｄ_i1
    −Σｄ_j2)≦１７λ／８ 但し、λ（ｎｍ）は使用波長λ１またはλ２のうちの短
    い方の波長であり、各膜厚の単位はｎｍである。
17. 【請求項１７】 前記レンズの前記光学多層膜のうちの
    前記基体と接するかまたは最も近い前記光学層の光学膜
    厚（ｎｄ＝屈折率ｎ×膜厚ｄ）が請求項１５または１６
    に記載の式を満足するように調整されていることを特徴
    とする請求項１５または１６に記載の光ピックアップ装
    置。
18. 【請求項１８】 上記反射防止膜が前記光学部品の表面
    の空気側から第１の層及び第２の層に構成され、前記第
    １の層及び前記第２の層の各屈折率と各光学膜厚（ｎｄ
    ＝屈折率×膜厚）が以下の範囲内であることを特徴とす
    る請求項２または３に記載の光学部品。 屈折率 光学膜厚ｎｄ（ｎｍ） 第１の層 １．３５≦ｎ≦１．５０ １７０≦ｎｄ≦２７０ 第２の層 １．８０≦ｎ≦２．４０ ｎｄ≦７０
19. 【請求項１９】 前記レンズの前記反射防止膜が一層か
    ら構成され、この層の屈折率と光学膜厚（ｎｄ＝屈折率
    ×膜厚）が以下の範囲内であることを特徴とする請求項
    １３または１４に記載の光ピックアップ装置。 屈折率 光学膜厚ｎｄ（ｎｍ） １．３５≦ｎ≦１．５０ ４４≦ｎｄ≦２８６
20. 【請求項２０】 前記レンズの前記波長選択機能を有す
    る光学多層膜が前記光学部品の表面の空気側から順に第
    １の層〜第９の層まで構成され、前記第１の層〜前記第
    ８の層がそれぞれ以下に示す屈折率と光学膜厚の範囲内
    であることを特徴とする請求項１３，１４または１５に
    記載の光ピックアップ装置。 屈折率 光学膜厚ｎｄ（ｎｍ） 第１の層 １．３５≦ｎ≦１．５０ １７２≦ｎｄ≦２６５ 第２の層 １．８０≦ｎ≦２．４０ ｎｄ≦７０ 第３の層 １．３５≦ｎ≦１．５０ １０≦ｎｄ≦３７０ 第４の層 １．８０≦ｎ≦２．４０ １５０≦ｎｄ≦２５０ 第５の層 １．３５≦ｎ≦１．５０ ２４０≦ｎｄ≦３００ 第６の層 １．８０≦ｎ≦２．４０ １７０≦ｎｄ≦２４０ 第７の層 １．３５≦ｎ≦１．５０ ２１０≦ｎｄ≦３００ 第８の層 １．８０≦ｎ≦２．４０ １１０≦ｎｄ≦３３０
21. 【請求項２１】 前記レンズが、プラスチックまたはガ
    ラスからなる光ピックアップレンズであることを特徴と
    する請求項１３，１４または１５に記載の光ピックアッ
    プ装置。
22. 【請求項２２】 前記レンズが前記波長選択性を有する
    光学多層膜と前記基体との間に下地層を有することを特
    徴とする請求項１３，１４または１５に記載の光ピック
    アップ装置。