(57)【要約】【課題】ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの３つの波長帯域の全てにおいて無偏光特性を確保しつつ、入射角依存性の少ない、プレート型の無偏光ビームスプリッタを実現する。【解決手段】屈折率の異なる３種類以上の成膜材料を用いて基板上に薄膜を成膜する際に、薄膜の総膜厚に対して基板側の膜厚部分における低屈折率材料の存在比を２．５％以下とし、大気側の膜厚部分における中間屈折率材料の存在比を１．２５％以下とすることにより、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの３つの波長帯域全てについて、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％を満たす良好な無偏光特性を実現できるとともに、入射角による無偏光特性のばらつきを小さくすることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率の異なる３種類以上の成膜材料を用いて基板上に薄膜を成膜したプレート型の無偏光ビームスプリッタであって、
Ｐ偏光の透過率をＴｐとし、Ｓ偏光の透過率をＴｓとしたとき、４０５±５ｎｍに含まれる波長帯域と、６６０±１０ｎｍに含まれる波長帯域と、７８５±１５ｎｍに含まれる波長帯域とにおいて、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％を満たし、
前記３種類以上の成膜材料は、
屈折率ｎＨが２．００≦ｎＨ≦２．５０を満たす少なくとも１種類の高屈折率材料と、屈折率ｎＭが１．６０≦ｎＭ≦１．９０を満たす少なくとも１種類の中間屈折率材料と、屈折率ｎＬが１．３５≦ｎＬ≦１．４９を満たす少なくとも１種類の低屈折率材料とからなり、
前記基板上に成膜された前記薄膜の総膜厚を１００％としたとき、前記基板に近い側から２０％までの膜厚部分において前記低屈折率材料の膜厚を合算した値の、前記総膜厚に対して占める割合が２．５％以下であり、大気に近い側から８％までの膜厚部分において前記中間屈折率材料の膜厚を合算した値の、前記総膜厚に対して占める割合が１．２５％以下であることを特徴とする無偏光ビームスプリッタ。
【請求項２】
５２０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の波長区間におけるＰ偏光およびＳ偏光についての各平均反射率が、それぞれ８０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の無偏光ビームスプリッタ。
【請求項３】
入射光束の中心光線の入射角をθとしたとき、４０５±５ｎｍに含まれる波長帯域ではθ±７°において、６６０±１０ｎｍに含まれる波長帯域ではθ±６°において、７８５±１５ｎｍに含まれる波長帯域ではθ±５°において、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の無偏光ビームスプリッタ。
【請求項４】
前記基板上に成膜された薄膜の総膜厚を１００％としたとき、前記基板に近い側から２０％までの膜厚部分において前記低屈折率材料の膜厚を合算した値の、前記総膜厚に対して占める割合が２．２％以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の無偏光ビームスプリッタ。
【請求項５】
前記高屈折率材料の総膜厚を１としたときの前記中間屈折率材料の総膜厚の比率をｘ、前記低屈折率材料の総膜厚の比率をｙとすると、
１．０≦ｘ≦２．０、かつ、０．４≦ｙ≦１．０
を満たすことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の無偏光ビームスプリッタ。
【請求項６】
前記高屈折率材料の総膜厚を１としたときの前記中間屈折率材料の総膜厚の比率をｘ、前記低屈折率材料の総膜厚の比率をｙとすると、
１．０≦ｘ≦１．９、かつ、０．５≦ｙ≦０．９
を満たすことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の無偏光ビームスプリッタ。
【請求項７】
前記高屈折率材料はＮｂ2Ｏ5またはＴｉＯ2であり、前記低屈折率材料はＳｉＯ2であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の無偏光ビームスプリッタ。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の無偏光ビームスプリッタと、
光を出射する光源と、
前記光源から前記無偏光ビームスプリッタを介して得られる光を光ディスクに集光させる対物レンズとを備えていることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項９】
前記光源は、波長４０５ｎｍを含む波長帯域の光を出射する光源部と、波長６６０ｎｍを含む波長帯域の光を出射する光源部と、波長７８５ｎｍを含む波長帯域の光を出射する光源部とを含んでいることを特徴とする請求項８に記載の光ピックアップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屈折率の異なる３種類以上の成膜材料を用いて基板上に薄膜を成膜したプレート型の無偏光ビームスプリッタと、その無偏光ビームスプリッタを備えた光ピックアップとに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ピックアップにおいては、往路の光を対物レンズおよび光ディスクに誘導する一方で、復路の光をフォトディテクターなどの検出器に誘導する素子が必要となる。そのような素子として、従来、キューブ型の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳプリズム）が多用されていたが、コストダウンの要請から、最近ではプレート形状で機能するビームスプリッタが適用されるようになってきている。つまり、プレート型のビームスプリッタは、光が入出射する界面を大気中に露出して構成されるので、製造時にＰＢＳプリズムのようなプリズム同士の貼り合わせ工程が不要であり、貼り合わせの精度なども考慮しなくて済むので、低コストで得ることができる。
【０００３】
ところで、復路において、光ディスクからの戻り光は１／４波長板にて直線偏光に変換された後、ビームスプリッタを介して検出器に入射する。このとき、用いる光ディスクが粗悪なもの、つまり、複屈折性を持ち、位相差を変動させてしまうような光ディスクの場合は、１／４波長板で直線偏光の偏光面が回転する。その結果、偏光分離タイプのビームスプリッタを用いた場合は、復路の光量が変動し、検出信号が安定しない。このため、市場では、極力偏光依存性のない分光特性を持つビームスプリッタ、つまり、無偏光特性を確保したビームスプリッタが要求されている。
【０００４】
この点、キューブ型ではあるが、ある限定された波長帯域（例えば４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長帯域）で無偏光特性を確保したビームスプリッタが、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１７４９０５号公報（図１、図２参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、光ピックアップにおいては、ＢＤ（Blu-ray disc）、ＤＶＤ、ＣＤの３種類の光ディスクに対応したものが多く開発されている。ここで、ＢＤの記録再生時には、波長４０５ｎｍを含む波長帯域の光が用いられ、ＤＶＤの記録再生時は、波長６６０ｎｍを含む波長帯域の光が用いられ、ＣＤの記録再生時は、波長７８５ｎｍを含む波長帯域の光が用いられる。
【０００７】
一方、図３０〜図３２は、特許文献１に開示されたビームスプリッタの分光特性および入射角依存性についてシミュレーションした結果を示している。詳しくは、図３０〜図３２は、特許文献１のビームスプリッタにおいて、入射光束の中心光線の入射角が例えば４４．５度、４２．５度、４６．５度のときの分光特性をそれぞれ示している。なお、これらの図中、一点鎖線はＰ偏光についての分光特性を示し、破線はＳ偏光についての分光特性を示し、実線はＰ偏光の透過率とＳ偏光の透過率との平均（Ａｖｅ）を示している。参考のため、特許文献１に開示された膜データを表１に示す。なお、上記のシミュレーションでは、設計主波長λ0を５１０ｎｍとした。
【０００８】
【表１】
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【０００９】
図３０〜図３２から、特許文献１のビームスプリッタは、４０５ｎｍ帯、６６０ｎｍ帯、７８５ｎｍ帯の全ての波長帯域において、無偏光特性を確保したものとは言えず、また、入射角によって無偏光特性がばらつく波長帯域があると言える。
【００１０】
一般的に、無偏光特性を確保した薄膜設計は非常に難しいものであり、４０５ｎｍ帯、６６０ｎｍ帯、７８５ｎｍ帯の３波長全ての波長帯域において無偏光特性を確保しつつ、入射角依存性の少ないビームスプリッタで、かつ、プレート型で低コスト化を図ったものは、未だ提案されてはいない。
【００１１】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの３つの波長帯域の全てにおいて無偏光特性を確保しつつ、入射角依存性の少ない、プレート型の無偏光ビームスプリッタと、その無偏光ビームスプリッタを備えた光ピックアップとを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の無偏光ビームスプリッタは、屈折率の異なる３種類以上の成膜材料を用いて基板上に薄膜を成膜したプレート型の無偏光ビームスプリッタであって、Ｐ偏光の透過率をＴｐとし、Ｓ偏光の透過率をＴｓとしたとき、４０５±５ｎｍに含まれる波長帯域と、６６０±１０ｎｍに含まれる波長帯域と、７８５±１５ｎｍに含まれる波長帯域とにおいて、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％を満たし、前記３種類以上の成膜材料は、屈折率ｎＨが２．００≦ｎＨ≦２．５０を満たす少なくとも１種類の高屈折率材料と、屈折率ｎＭが１．６０≦ｎＭ≦１．９０を満たす少なくとも１種類の中間屈折率材料と、屈折率ｎＬが１．３５≦ｎＬ≦１．４９を満たす少なくとも１種類の低屈折率材料とからなり、前記基板上に成膜された前記薄膜の総膜厚を１００％としたとき、前記基板に近い側から２０％までの膜厚部分において前記低屈折率材料の膜厚を合算した値の、前記総膜厚に対して占める割合が２．５％以下であり、大気に近い側から８％までの膜厚部分において前記中間屈折率材料の膜厚を合算した値の、前記総膜厚に対して占める割合が１．２５％以下であることを特徴としている。
【００１３】
本発明の無偏光ビームスプリッタにおいて、５２０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の波長区間におけるＰ偏光およびＳ偏光についての各平均反射率が、それぞれ８０％以上であることが望ましい。
【００１４】
本発明の無偏光ビームスプリッタにおいて、入射光束の中心光線の入射角をθとしたとき、４０５±５ｎｍに含まれる波長帯域ではθ±７°において、６６０±１０ｎｍに含まれる波長帯域ではθ±６°において、７８５±１５ｎｍに含まれる波長帯域ではθ±５°において、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％を満たすことが望ましい。
【００１５】
本発明の無偏光ビームスプリッタにおいて、前記基板上に成膜された薄膜の総膜厚を１００％としたとき、前記基板に近い側から２０％までの膜厚部分において前記低屈折率材料の膜厚を合算した値の、前記総膜厚に対して占める割合が２．２％以下であることが望ましい。
【００１６】
本発明の無偏光ビームスプリッタにおいて、前記高屈折率材料の総膜厚を１としたときの前記中間屈折率材料の総膜厚の比率をｘ、前記低屈折率材料の総膜厚の比率をｙとすると、
１．０≦ｘ≦２．０、かつ、０．４≦ｙ≦１．０
を満たすことが望ましい。
【００１７】
本発明の無偏光ビームスプリッタにおいて、前記高屈折率材料の総膜厚を１としたときの前記中間屈折率材料の総膜厚の比率をｘ、前記低屈折率材料の総膜厚の比率をｙとすると、
１．０≦ｘ≦１．９、かつ、０．５≦ｙ≦０．９
を満たすことが望ましい。
【００１８】
本発明の無偏光ビームスプリッタにおいて、前記高屈折率材料はＮｂ2Ｏ5またはＴｉＯ2であり、前記低屈折率材料はＳｉＯ2であることが望ましい。
【００１９】
本発明の光ピックアップは、上述した本発明の無偏光ビームスプリッタと、光を出射する光源と、前記光源から前記無偏光ビームスプリッタを介して得られる光を光ディスクに集光させる対物レンズとを備えていることを特徴としている。
【００２０】
本発明の光ピックアップにおいて、前記光源は、波長４０５ｎｍを含む波長帯域の光を出射する光源部と、波長６６０ｎｍを含む波長帯域の光を出射する光源部と、波長７８５ｎｍを含む波長帯域の光を出射する光源部とを含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、屈折率の異なる３種類以上の成膜材料を用いて基板上に薄膜を成膜する際に、薄膜の総膜厚に対して基板側の膜厚部分における低屈折率材料（屈折率ｎＬ）の存在比、および大気側の膜厚部分における中間屈折率材料（屈折率ｎＭ）の存在比を上記のように規定することにより、３つの波長帯域全てについて、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％を満たす特性、すなわち、Ｐ偏光の分光特性とＳ偏光の分光特性とがほぼ同じであり、透過率の偏光依存性がほとんどない良好な無偏光特性を、プレート型のビームスプリッタで実現することができる。また、無偏光ビームスプリッタに所定の発散角の光が入射する場合でも、上記の良好な無偏光特性を確保することができ、入射角依存性の少ない無偏光ビームスプリッタを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の一形態に係る光ピックアップの概略の構成を示す説明図である。
【図２】実施例１の無偏光ビームスプリッタの全波長域での分光特性を示す説明図である。
【図３】実施例１の無偏光ビームスプリッタのＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域での分光特性を示す説明図である。
【図４】実施例２の無偏光ビームスプリッタの全波長域での分光特性を示す説明図である。
【図５】実施例２の無偏光ビームスプリッタのＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域での分光特性を示す説明図である。
【図６】実施例３の無偏光ビームスプリッタの全波長域での分光特性を示す説明図である。
【図７】実施例３の無偏光ビームスプリッタのＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域での分光特性を示す説明図である。
【図８】実施例４の無偏光ビームスプリッタの全波長域での分光特性を示す説明図である。
【図９】実施例４の無偏光ビームスプリッタのＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域での分光特性を示す説明図である。
【図１０】実施例５の無偏光ビームスプリッタの全波長域での分光特性を示す説明図である。
【図１１】実施例５の無偏光ビームスプリッタのＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域での分光特性を示す説明図である。
【図１２】実施例６の無偏光ビームスプリッタの全波長域での分光特性を示す説明図である。
【図１３】実施例６の無偏光ビームスプリッタのＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域での分光特性を示す説明図である。
【図１４】実施例７の無偏光ビームスプリッタの全波長域での分光特性を示す説明図である。
【図１５】実施例７の無偏光ビームスプリッタのＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域での分光特性を示す説明図である。
【図１６】実施例８の無偏光ビームスプリッタの全波長域での分光特性を示す説明図である。
【図１７】実施例８の無偏光ビームスプリッタのＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域での分光特性を示す説明図である。
【図１８】実施例９の無偏光ビームスプリッタの全波長域での分光特性を示す説明図である。
【図１９】実施例９の無偏光ビームスプリッタのＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域での分光特性を示す説明図である。
【図２０】実施例１０の無偏光ビームスプリッタの全波長域での分光特性を示す説明図である。
【図２１】実施例１０の無偏光ビームスプリッタのＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域での分光特性を示す説明図である。
【図２２】比較例１のビームスプリッタの全波長域での分光特性を示す説明図である。
【図２３】比較例１のビームスプリッタのＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域での分光特性を示す説明図である。
【図２４】比較例２のビームスプリッタの全波長域での分光特性を示す説明図である。
【図２５】比較例２のビームスプリッタのＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域での分光特性を示す説明図である。
【図２６】比較例３のビームスプリッタの全波長域での分光特性を示す説明図である。
【図２７】比較例３のビームスプリッタのＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域での分光特性を示す説明図である。
【図２８】比較例４のビームスプリッタの全波長域での分光特性を示す説明図である。
【図２９】比較例４のビームスプリッタのＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域での分光特性を示す説明図である。
【図３０】従来のビームスプリッタにおいて、入射光束の中心光線の入射角が４４．５度のときの分光特性を示す説明図である。
【図３１】従来のビームスプリッタにおいて、入射光束の中心光線の入射角が４２．５度のときの分光特性を示す説明図である。
【図３２】従来のビームスプリッタにおいて、入射光束の中心光線の入射角が４６．５度のときの分光特性を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明すれば以下の通りである。
【００２４】
〔光ピックアップについて〕
図１は、本発明の実施の一形態に係る光ピックアップの概略の構成を示す説明図である。この光ピックアップは、光源１と、合成プリズム２と、光学素子３と、コリメータレンズ４と、立ち上げミラー５と、１／４波長板６と、対物レンズ７と、ＡＰＣ（Auto Power Control）モニタ８と、フォトディテクター９とを備えている。なお、図１では、光源１から光ディスクＤに向かう光の光路（往路）を実線で示し、光ディスクＤからの戻り光の光路（復路）を破線で示している。
【００２５】
光源１は、光源部１ａと光源部１ｂとで構成されている。光源部１ａは、波長４０５ｎｍを含む波長帯域の光を出射するレーザーダイオード（LD for BD ）で構成されている。光源部１ｂは、波長６６０ｎｍを含む波長帯域の光を出射する光源部と、波長７８５ｎｍを含む波長帯域の光を出射する光源部とが一体化されたレーザーダイオード（LD for DVD&CD ）で構成されている。なお、上記した３波長に対応する光源部は互いに別体で構成されていてもよいし、２以上の光源部が一体的に構成されていてもよい。合成プリズム２は、光源部１ａ・１ｂからの出射光のうち、一方の光を透過させ、他方の光を反射させてこれらを同一の光路で出射する。
【００２６】
光学素子３は、基板３ａと、その表面に積層される多層膜３ｂとからなり、多層膜３ｂにおける基板３ａとは反対側の面（光が入出射する界面）が大気中に露出したプレート型のビームスプリッタで構成されている。特に、光学素子３は、４０５±５ｎｍに含まれる波長帯域（以下、ＢＤの波長帯域とも称する）と、６６０±１０ｎｍに含まれる波長帯域（以下、ＤＶＤの波長帯域とも称する）と、７８５±１５ｎｍに含まれる波長帯域（以下、ＣＤの波長帯域とも称する）とにおいて、分光特性に偏光依存性がほとんどない無偏光ビームスプリッタで構成されている。なお、光学素子３の詳細については後述する。
【００２７】
コリメータレンズ４は、入射光を平行光に変換する。立ち上げミラー５は、入射光の進行方向を例えば９０度折り曲げる。１／４波長板６は、入射する直線偏光を円偏光に、または円偏光を直線偏光に変換する。対物レンズ７は、光源１から少なくとも光学素子３を介して得られる光を光ディスクＤに集光させる。ＡＰＣモニタ８は、光学素子３を透過した光源１からの出射光の光量をモニタする。このモニタ光量に基づき、光源１の出射光量が図示しない制御部によって調整される。フォトディテクター９は、光学素子３を透過した光ディスクＤからの戻り光を受光することにより、サーボ信号（フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号）、情報信号、収差信号等の各種の信号を検出する。
【００２８】
上記の構成によれば、光源部１ａ・１ｂから出射される光（例えばＳ偏光）は、合成プリズム２を介して光学素子３に入射し、一部の光は光学素子３を透過してＡＰＣモニタ８で受光され、残りの光は光学素子３で反射される。光学素子３にて反射された光は、コリメータレンズ４で平行光に変換された後、立ち上げミラー５で光ディスクＤ側へ跳ね上げられ、１／４波長板６で円偏光に変換された後、対物レンズ７を介して光ディスクＤに集光される。
【００２９】
光ディスクＤからの反射光（戻り光）は、対物レンズ７を介して１／４波長板６に入射し、そこで直線偏光（例えばＰ偏光またはＰ偏光の偏光面が回転した直線偏光）に変換される。上記の直線偏光は、立ち上げミラー５で進行方向を折り曲げられた後、コリメータレンズ４を介して光学素子３に入射する。そして、一部の光は光学素子３を透過し、フォトディテクター９で受光される。なお、残りの光は、光学素子３で光源１の方向に反射されるが、この反射方向の直上から、光源１のレーザーの発振部分はずれて位置しており、戻り光が光源１でのレーザーの発振に支障を来たすことはない。
【００３０】
〔光学素子について〕
次に、上記した光学素子３の詳細について説明する。光学素子３としてのプレート型の無偏光ビームスプリッタは、屈折率の異なる３種類以上の成膜材料を用いて基板３ａ上に薄膜を成膜して構成されている。ここで、Ｐ偏光の透過率をＴｐ（％）とし、Ｓ偏光の透過率をＴｓ（％）としたとき、光学素子３は、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域において、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％を満たした特性、すなわち、上記各波長帯域において、Ｐ偏光の分光特性とＳ偏光の分光特性とがほぼ同じである無偏光特性を確保したものとなっている。
【００３１】
上記の屈折率の異なる３種類以上の成膜材料は、少なくとも１種類の高屈折率材料と、少なくとも１種類の中間屈折率材料と、少なくとも１種類の低屈折率材料とからなっている。高屈折率材料は、その屈折率をｎＨとしたときに、２．００≦ｎＨ≦２．５０を満たす材料である。このような高屈折率材料としては、例えば、上記の屈折率範囲でも特に高い屈折率を有するＮｂ2Ｏ5（屈折率２．３８）やＴｉＯ2（屈折率２．４）を用いることが有効である。中間屈折率材料は、その屈折率をｎＭとしたときに、１．６０≦ｎＭ≦１．９０を満たす材料である。このような中間屈折率材料としては、例えばＡｌ2Ｏ3とＬａ2Ｏ3との混合物（屈折率１．７４）を用いることができる。低屈折率材料は、その屈折率をｎＬとしたときに、１．３５≦ｎＬ≦１．４９を満たす材料である。このような低屈折率材料としては、屈折率が低すぎると耐環境、外観上、応力などの問題が生じるため、上記の屈折率範囲の中でも屈折率の高いＳｉＯ2（屈折率１．４７）を用いることが有効である。
【００３２】
なお、屈折率ｎＨ、ｎＭ、ｎＬの種類は、それぞれ１種類に限定されるわけではない。つまり、使用する成膜材料は、屈折率の異なる３種類に限定されるわけではない。上記した屈折率範囲を満たしているのであれば、屈折率ｎＨ、ｎＭ、ｎＬの種類は、それぞれ複数種類であってもよく、１種類と複数種類との組み合わせであってもよい。例えば、１種類の高屈折率材料（屈折率ｎＨが１種類）と、２種類の中間屈折率材料（屈折率ｎＭが２種類）と、１種類の低屈折率材料（屈折率ｎＬが１種類）とを用いて光学素子３が構成されてもよく、２種類の高屈折率材料（屈折率ｎＨが２種類）と、２種類の中間屈折率材料（屈折率ｎＭが２種類）と、１種類の低屈折率材料（屈折率ｎＬが１種類）とを用いて光学素子３が構成されてもよい。
【００３３】
また、本実施形態の光学素子３は、基板３ａ上に成膜された薄膜（多層膜３ｂ）の総膜厚を１００％としたとき、基板３ａに近い側から２０％までの膜厚部分において低屈折率材料の膜厚を合算した値の、総膜厚に対して占める割合が２．５％以下であり、大気に近い側から８％までの膜厚部分において中間屈折率材料の膜厚を合算した値の、総膜厚に対して占める割合が１．２５％以下となっている。
【００３４】
なお、以下での説明の便宜上、前者の割合（基板側の低屈折率材料の存在比）のことを比率Ａとも称し、後者の割合（大気側の中間屈折率材料の存在比）のことを比率Ｂ（８％）とも称することとする。また、大気に近い側から１０％までの膜厚部分において中間屈折率材料の膜厚を合算した値の、総膜厚に対して占める割合のことを、比率Ｂ（１０％）とも称し、比率Ｂ（８％）と比率Ｂ（１０％）とをまとめて比率Ｂと称することとする。また、特に断らない限り、膜厚とは物理膜厚を指すものとし、光学膜厚（屈折率×物理膜厚）とは区別するものとする。本実施形態では、比率ＡおよびＢが、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの３つの波長帯域における無偏光特性や入射角依存性に影響する点に着目し、後述する実施例および比較例に基づき、比率ＡおよびＢを適正化した。
【００３５】
〔実施例について〕
以下、本実施形態の光学素子３（無偏光ビームスプリッタ）の実施例について、実施例１〜１０として説明する。なお、以下では、高屈折率材料としてＮｂ2Ｏ5を用い、中間屈折率材料としてＡｌ2Ｏ3とＬａ2Ｏ3との混合物を用い、低屈折率材料としてＳｉＯ2を用いた。また、以下では、無偏光ビームスプリッタに入射する光束の中心光線の入射角をθ（°）とし、Ｐ偏光の透過率Ｔｐ（％）とＳ偏光の透過率Ｔｓ（％）との平均透過率（Ｔｐ＋Ｔｓ）／２を、透過率Ｔ（％）とした。
【００３６】
また、高屈折率材料の総膜厚を１としたときの中間屈折率材料の総膜厚の比率をｘ、低屈折率材料の総膜厚の比率をｙとすると、以下では、
１．０≦ｘ≦１．９、かつ、０．５≦ｙ≦０．９
を満たす膜構成が前提となっているが、この点については後述する。
【００３７】
（実施例１）
実施例１では、θ＝４５°において、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域でＴ＝５０％となり、かつ、上記３つの波長帯域で無偏光特性が確保されるように、無偏光ビームスプリッタを設計した。表２〜表４は、実施例１の無偏光ビームスプリッタの多層膜３ｂの膜構成を示している。
【００３８】
【表２】
2010231829.tif 000004
【００３９】
【表３】
2010231829.tif 000005
【００４０】
【表４】
2010231829.tif 000006
【００４１】
なお、表中の表記は、以下の定義に従っている。すなわち、層番号は、基板３ａ側から順に第１層、第２層、・・・である。「Ａｌ２Ｏ３混合物」はＡｌ2Ｏ3とＬａ2Ｏ3との混合物を指し、「Ｎｂ２Ｏ５」はＮｂ2Ｏ5を指し、「ＳｉＯ２」はＳｉＯ2を指す。屈折率は、波長５５０ｎｍでの値である。また、基板３ａに最も近い低屈折率材料の層の膜厚の数値、および多層膜３ｂの総膜厚を１００％としたときに基板３ａに近い側から２０％までの膜厚部分に含まれる低屈折率材料の膜厚の数値を、実線の枠で囲っている。一方、大気に最も近い（基板３ａから最も離れた）中間屈折率材料の層の膜厚の数値、および多層膜３ｂの総膜厚を１００％としたときに大気に近い側から１０％までの膜厚部分に含まれる中間屈折率材料の膜厚の数値を、破線の枠で囲っている。以上のような表記の仕方は、他の表でも同じとする。
【００４２】
図２は、実施例１の無偏光ビームスプリッタの全波長域での分光特性を示す説明図である。また、図３は、上記無偏光ビームスプリッタのＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域での分光特性を示す説明図である。なお、これらの図中、実線はＰ偏光の透過率の変化を示し、破線はＳ偏光の透過率の変化を示している。また、ＢＤの波長帯域ではθ（４５°）、θ＋７°（５２°）、θ−７°（３８°）で入射するＰ偏光およびＳ偏光の透過率の変化を示し、ＤＶＤの波長帯域では、θ（４５°）、θ＋６°（５１°）、θ−６°（３９°）で入射するＰ偏光およびＳ偏光の透過率の変化を示し、ＣＤの波長帯域ではθ（４５°）、θ＋５°（５０°）、θ−５°（４５°）で入射するＰ偏光およびＳ偏光の透過率の変化を示している。また、例えば、「３８Ｔｓ」とは、３８°入射のＳ偏光の透過率を指し、「４５Ｒｐ」とは、４５°入射のＰ偏光の反射率を指すものとする。他の偏光についてもこれに倣って同様に表記する。なお、以上のような表記の仕方は、他の図面や表でも同様である。
【００４３】
なお、θ±αは、光源１（図１参照）から出射される光の発散角（２α）に対応しており、上記のように、ＢＤの波長帯域ではα＝７°、ＤＶＤの波長帯域ではα＝６°、ＣＤの波長帯域ではα＝５°とした。
【００４４】
また、表５は、実施例１の無偏光ビームスプリッタにおいて、５２０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の波長区間におけるＰ偏光の平均反射率およびＳ偏光の平均反射率を示している。このように、平均反射率は、入射角θおよびθ±αのＰ偏光およびＳ偏光について全て８０％以上（特に９０％以上）となっている。
【００４５】
【表５】
2010231829.tif 000007
【００４６】
実施例１の上記した膜構成では、比率Ａは０．０％であり、比率Ｂ（１０％）は０．８３であり、比率Ｂ（８％）は０．００％である。このとき、θ、θ＋α、θ−αの各入射角においてＴｓとＴｐとの差を採ったときの最大値を｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ（％）とすると、ＢＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝２．５％であり、ＤＶＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝４．５％であり、ＣＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝２．９％であった。したがって、実施例１は、３つの波長帯域全てにおいて、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％を満足しており、無偏光特性が良好であるとともに、各波長帯域において、入射角の違いによる無偏光特性のばらつきが小さく、入射角依存性が少ないと言える。特に、実施例１は、３つの波長帯域全てにおいて、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦７％を満足しており、無偏光特性についてさらに良好であるとも言える。
【００４７】
（実施例２）
実施例２では、θ＝４５°において、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域でＴ＝４０％となり、かつ、上記３つの波長帯域で無偏光特性が確保されるように、無偏光ビームスプリッタを設計した。表６〜表８は、実施例２の無偏光ビームスプリッタの多層膜３ｂの膜構成を示している。
【００４８】
【表６】
2010231829.tif 000008
【００４９】
【表７】
2010231829.tif 000009
【００５０】
【表８】
2010231829.tif 000010
【００５１】
図４は、実施例２の無偏光ビームスプリッタの全波長域での分光特性を示す説明図である。また、図５は、上記無偏光ビームスプリッタのＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域での分光特性を示す説明図である。
【００５２】
また、表９は、実施例２の無偏光ビームスプリッタにおいて、波長区間５２０〜５８０ｎｍでのＰ偏光およびＳ偏光についての平均反射率を示している。このように、平均反射率は、入射角θおよびθ±αの各偏光について全て８０％以上（特に９０％以上）となっている。
【００５３】
【表９】
2010231829.tif 000011
【００５４】
実施例２の上記した膜構成では、比率Ａは０．０％であり、比率Ｂ（１０％）は１．００であり、比率Ｂ（８％）は１．００％である。このとき、ＢＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝３．８％であり、ＤＶＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝５．６％であり、ＣＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝４．４％であった。したがって、実施例２は、３つの波長帯域全てにおいて、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％を満足しており、無偏光特性が良好であるとともに、各波長帯域において、入射角の違いによる無偏光特性のばらつきが小さく、入射角依存性が少ないと言える。特に、実施例２は、３つの波長帯域全てにおいて、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦７％を満足しており、無偏光特性についてさらに良好であるとも言える。
【００５５】
（実施例３）
実施例３では、θ＝４５°において、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域でＴ＝３０％となり、かつ、上記３つの波長帯域で無偏光特性が確保されるように、無偏光ビームスプリッタを設計した。表１０〜表１２は、実施例３の無偏光ビームスプリッタの多層膜３ｂの膜構成を示している。
【００５６】
【表１０】
2010231829.tif 000012
【００５７】
【表１１】
2010231829.tif 000013
【００５８】
【表１２】
2010231829.tif 000014
【００５９】
図６は、実施例３の無偏光ビームスプリッタの全波長域での分光特性を示す説明図である。また、図７は、上記無偏光ビームスプリッタのＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域での分光特性を示す説明図である。
【００６０】
また、表１３は、実施例３の無偏光ビームスプリッタにおいて、波長区間５２０〜５８０ｎｍでのＰ偏光およびＳ偏光についての平均反射率を示している。このように、平均反射率は、入射角θおよびθ±αの各偏光について全て８０％以上（特に９０％以上）となっている。
【００６１】
【表１３】
2010231829.tif 000015
【００６２】
実施例３の上記した膜構成では、比率Ａは０．０％であり、比率Ｂ（１０％）は２．３７であり、比率Ｂ（８％）は１．２２％である。このとき、ＢＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝３．３％であり、ＤＶＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝３．１％であり、ＣＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝５．６％であった。したがって、実施例３は、３つの波長帯域全てにおいて、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％を満足しており、無偏光特性が良好であるとともに、各波長帯域において、入射角の違いによる無偏光特性のばらつきが小さく、入射角依存性が少ないと言える。特に、実施例３は、３つの波長帯域全てにおいて、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦７％を満足しており、無偏光特性についてさらに良好であるとも言える。
【００６３】
（実施例４）
実施例４では、θ＝３０°において、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域でＴ＝５０％となり、かつ、上記３つの波長帯域で無偏光特性が確保されるように、無偏光ビームスプリッタを設計した。表１４〜表１６は、実施例４の無偏光ビームスプリッタの多層膜３ｂの膜構成を示している。
【００６４】
【表１４】
2010231829.tif 000016
【００６５】
【表１５】
2010231829.tif 000017
【００６６】
【表１６】
2010231829.tif 000018
【００６７】
図８は、実施例４の無偏光ビームスプリッタの全波長域での分光特性を示す説明図である。また、図９は、上記無偏光ビームスプリッタのＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域での分光特性を示す説明図である。なお、実施例４では、θ＝３０°であるので、図９のＢＤの波長帯域では、θ（３０°）、θ＋７°（３７°）、θ−７°（２３°）で入射するＰ偏光およびＳ偏光の透過率の変化を示し、ＤＶＤの波長帯域では、θ（３０°）、θ＋６°（３６°）、θ−６°（２４°）で入射するＰ偏光およびＳ偏光の透過率の変化を示し、ＣＤの波長帯域ではθ（３０°）、θ＋５°（３５°）、θ−５°（２５°）で入射するＰ偏光およびＳ偏光の透過率の変化を示している。
【００６８】
また、表１７は、実施例４の無偏光ビームスプリッタにおいて、波長区間５２０〜５８０ｎｍでのＰ偏光およびＳ偏光についての平均反射率を示している。このように、平均反射率は、入射角θおよびθ±αの各偏光について全て８０％以上（特に９０％以上）となっている。
【００６９】
【表１７】
2010231829.tif 000019
【００７０】
実施例４の上記した膜構成では、比率Ａは０．０％であり、比率Ｂ（１０％）は１．３１であり、比率Ｂ（８％）は０．００％である。このとき、ＢＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝１．５％であり、ＤＶＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝２．３％であり、ＣＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝１．１％であった。したがって、実施例４は、３つの波長帯域全てにおいて、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％を満足しており、無偏光特性が良好であるとともに、各波長帯域において、入射角の違いによる無偏光特性のばらつきが小さく、入射角依存性が少ないと言える。特に、実施例４は、３つの波長帯域全てにおいて、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦７％を満足しており、無偏光特性についてさらに良好であるとも言える。
【００７１】
また、実施例４は、３つの波長帯域全てにおいて、さらに｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦３％を満足しており、無偏光特性が極めて良好であるとも言える。これは、入射角θが小さいほど、Ｐ偏光の分光特性とＳ偏光の分光特性とが近づき、無偏光特性の確保が容易になるためと考えられる。
【００７２】
（実施例５）
実施例５では、θ＝４５°において、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域でＴ＝５０％となり、かつ、上記３つの波長帯域で無偏光特性が確保されるように、無偏光ビームスプリッタを設計した。表１８〜表２０は、実施例５の無偏光ビームスプリッタの多層膜３ｂの膜構成を示している。
【００７３】
【表１８】
2010231829.tif 000020
【００７４】
【表１９】
2010231829.tif 000021
【００７５】
【表２０】
2010231829.tif 000022
【００７６】
図１０は、実施例５の無偏光ビームスプリッタの全波長域での分光特性を示す説明図である。また、図１１は、上記無偏光ビームスプリッタのＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域での分光特性を示す説明図である。
【００７７】
また、表２１は、実施例５の無偏光ビームスプリッタにおいて、波長区間５２０〜５８０ｎｍでのＰ偏光およびＳ偏光についての平均反射率を示している。このように、平均反射率は、入射角θおよびθ±αの各偏光について全て８０％以上（特に９０％以上）となっている。
【００７８】
【表２１】
2010231829.tif 000023
【００７９】
実施例５の上記した膜構成では、比率Ａは２．１％であり、比率Ｂ（１０％）は０．００であり、比率Ｂ（８％）は０．００％である。このとき、ＢＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝３．０％であり、ＤＶＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝４．４％であり、ＣＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝４．０％であった。したがって、実施例５は、３つの波長帯域全てにおいて、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％を満足しており、無偏光特性が良好であるとともに、各波長帯域において、入射角の違いによる無偏光特性のばらつきが小さく、入射角依存性が少ないと言える。特に、実施例５は、３つの波長帯域全てにおいて、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦７％を満足しており、無偏光特性についてさらに良好であるとも言える。
【００８０】
（実施例６）
実施例６では、θ＝４５°において、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域でＴ＝５０％となり、かつ、上記３つの波長帯域で無偏光特性が確保されるように、無偏光ビームスプリッタを設計した。表２２〜表２４は、実施例６の無偏光ビームスプリッタの多層膜３ｂの膜構成を示している。
【００８１】
【表２２】
2010231829.tif 000024
【００８２】
【表２３】
2010231829.tif 000025
【００８３】
【表２４】
2010231829.tif 000026
【００８４】
図１２は、実施例６の無偏光ビームスプリッタの全波長域での分光特性を示す説明図である。また、図１３は、上記無偏光ビームスプリッタのＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域での分光特性を示す説明図である。
【００８５】
また、表２５は、実施例６の無偏光ビームスプリッタにおいて、波長区間５２０〜５８０ｎｍでのＰ偏光およびＳ偏光についての平均反射率を示している。このように、平均反射率は、入射角θおよびθ±αの各偏光について全て８０％以上（特に９０％以上）となっている。
【００８６】
【表２５】
2010231829.tif 000027
【００８７】
実施例６の上記した膜構成では、比率Ａは０．０％であり、比率Ｂ（１０％）は１．７３であり、比率Ｂ（８％）は１．０１％である。このとき、ＢＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝４．７％であり、ＤＶＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝４．８％であり、ＣＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝３．５％であった。したがって、実施例６は、３つの波長帯域全てにおいて、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％を満足しており、無偏光特性が良好であるとともに、各波長帯域において、入射角の違いによる無偏光特性のばらつきが小さく、入射角依存性が少ないと言える。特に、実施例６は、３つの波長帯域全てにおいて、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦７％を満足しており、無偏光特性についてさらに良好であるとも言える。
【００８８】
（実施例７）
実施例７では、θ＝４５°において、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域でＴ＝５０％となり、かつ、上記３つの波長帯域で無偏光特性が確保されるように、無偏光ビームスプリッタを設計した。表２６〜表２８は、実施例７の無偏光ビームスプリッタの多層膜３ｂの膜構成を示している。
【００８９】
【表２６】
2010231829.tif 000028
【００９０】
【表２７】
2010231829.tif 000029
【００９１】
【表２８】
2010231829.tif 000030
【００９２】
図１４は、実施例７の無偏光ビームスプリッタの全波長域での分光特性を示す説明図である。また、図１５は、上記無偏光ビームスプリッタのＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域での分光特性を示す説明図である。
【００９３】
また、表２９は、実施例７の無偏光ビームスプリッタにおいて、波長区間５２０〜５８０ｎｍでのＰ偏光およびＳ偏光についての平均反射率を示している。このように、平均反射率は、入射角θおよびθ±αの各偏光について全て８０％以上（特に９０％以上）となっている。
【００９４】
【表２９】
2010231829.tif 000031
【００９５】
実施例７の上記した膜構成では、比率Ａは１．６％であり、比率Ｂ（１０％）は１．６３であり、比率Ｂ（８％）は０．７９％である。このとき、ＢＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝３．３％であり、ＤＶＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝３．８％であり、ＣＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝５．８％であった。したがって、実施例７は、３つの波長帯域全てにおいて、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％を満足しており、無偏光特性が良好であるとともに、各波長帯域において、入射角の違いによる無偏光特性のばらつきが小さく、入射角依存性が少ないと言える。特に、実施例７は、３つの波長帯域全てにおいて、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦７％を満足しており、無偏光特性についてさらに良好であるとも言える。
【００９６】
（実施例８）
実施例８では、θ＝４５°において、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域でＴ＝５０％となり、かつ、上記３つの波長帯域で無偏光特性が確保されるように、無偏光ビームスプリッタを設計した。表３０および表３１は、実施例８の無偏光ビームスプリッタの多層膜３ｂの膜構成を示している。
【００９７】
【表３０】
2010231829.tif 000032
【００９８】
【表３１】
2010231829.tif 000033
【００９９】
図１６は、実施例８の無偏光ビームスプリッタの全波長域での分光特性を示す説明図である。また、図１７は、上記無偏光ビームスプリッタのＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域での分光特性を示す説明図である。
【０１００】
また、表３２は、実施例８の無偏光ビームスプリッタにおいて、波長区間５２０〜５８０ｎｍでのＰ偏光およびＳ偏光についての平均反射率を示している。このように、平均反射率は、入射角θおよびθ±αの各偏光について全て８０％以上（特に９０％以上）となっている。
【０１０１】
【表３２】
2010231829.tif 000034
【０１０２】
実施例８の上記した膜構成では、比率Ａは２．５％であり、比率Ｂ（１０％）は０．９９であり、比率Ｂ（８％）は０．００％である。このとき、ＢＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝１３．９％であり、ＤＶＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝８．７％であり、ＣＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝４．４％であった。したがって、実施例８は、３つの波長帯域全てにおいて、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％を満足しており、無偏光特性が良好であるとともに、各波長帯域において、入射角の違いによる無偏光特性のばらつきが小さく、入射角依存性が少ないと言える。
【０１０３】
（実施例９）
実施例９では、θ＝４５°において、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域でＴ＝５０％となり、かつ、上記３つの波長帯域で無偏光特性が確保されるように、無偏光ビームスプリッタを設計した。表３３〜表３５は、実施例９の無偏光ビームスプリッタの多層膜３ｂの膜構成を示している。
【０１０４】
【表３３】
2010231829.tif 000035
【０１０５】
【表３４】
2010231829.tif 000036
【０１０６】
【表３５】
2010231829.tif 000037
【０１０７】
図１８は、実施例９の無偏光ビームスプリッタの全波長域での分光特性を示す説明図である。また、図１９は、上記無偏光ビームスプリッタのＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域での分光特性を示す説明図である。
【０１０８】
また、表３６は、実施例９の無偏光ビームスプリッタにおいて、波長区間５２０〜５８０ｎｍでのＰ偏光およびＳ偏光についての平均反射率を示している。このように、平均反射率は、入射角θおよびθ±αの各偏光について全て８０％以上（特に９０％以上）となっている。
【０１０９】
【表３６】
2010231829.tif 000038
【０１１０】
実施例９の上記した膜構成では、比率Ａは０．０％であり、比率Ｂ（１０％）は１．９３であり、比率Ｂ（８％）は１．２２％である。このとき、ＢＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝３．５％であり、ＤＶＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝７．８％であり、ＣＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝７．０％であった。したがって、実施例９は、３つの波長帯域全てにおいて、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％を満足しており、無偏光特性が良好であるとともに、各波長帯域において、入射角の違いによる無偏光特性のばらつきが小さく、入射角依存性が少ないと言える。
【０１１１】
（実施例１０）
実施例１０では、θ＝４５°において、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域でＴ＝５０％となり、かつ、上記３つの波長帯域で無偏光特性が確保されるように、無偏光ビームスプリッタを設計した。表３７〜表３９は、実施例１０の無偏光ビームスプリッタの多層膜３ｂの膜構成を示している。
【０１１２】
【表３７】
2010231829.tif 000039
【０１１３】
【表３８】
2010231829.tif 000040
【０１１４】
【表３９】
2010231829.tif 000041
【０１１５】
図２０は、実施例１０の無偏光ビームスプリッタの全波長域での分光特性を示す説明図である。また、図２１は、上記無偏光ビームスプリッタのＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域での分光特性を示す説明図である。
【０１１６】
また、表４０は、実施例１０の無偏光ビームスプリッタにおいて、波長区間５２０〜５８０ｎｍでのＰ偏光およびＳ偏光についての平均反射率を示している。実施例１０では、平均反射率は、入射角θおよびθ±αの各偏光について全て５０％以上であるが、８０％以上とはなっていない。
【０１１７】
【表４０】
2010231829.tif 000042
【０１１８】
実施例１０の上記した膜構成では、比率Ａは０．０％であり、比率Ｂ（１０％）は１．０３であり、比率Ｂ（８％）は０．００％である。このとき、ＢＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝１０．０％であり、ＤＶＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝１０．８％であり、ＣＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝６．０％であった。したがって、実施例１０は、３つの波長帯域全てにおいて、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％を満足しており、無偏光特性が良好であるとともに、各波長帯域において、入射角の違いによる無偏光特性のばらつきが小さく、入射角依存性が少ないと言える。
【０１１９】
〔比較例について〕
次に、上述した実施例との比較のため、比較例のプレート型ビームスプリッタについて、比較例１〜４として説明する。なお、高屈折率材料としてＮｂ2Ｏ5を用い、中間屈折率材料としてＡｌ2Ｏ3とＬａ2Ｏ3との混合物を用い、低屈折率材料としてＳｉＯ2を用いている点は、上述した実施例と同様である。
【０１２０】
（比較例１）
比較例１では、θ＝４５°において、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域でＴ＝５０％となるようにビームスプリッタを設計した。表４１および表４２は、比較例１のビームスプリッタの多層膜の膜構成を示している。
【０１２１】
【表４１】
2010231829.tif 000043
【０１２２】
【表４２】
2010231829.tif 000044
【０１２３】
図２２は、比較例１のビームスプリッタの全波長域での分光特性を示す説明図である。また、図２３は、上記ビームスプリッタのＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域での分光特性を示す説明図である。
【０１２４】
また、表４３は、比較例１のビームスプリッタにおいて、波長区間５２０〜５８０ｎｍでのＰ偏光およびＳ偏光についての平均反射率を示している。比較例１では、平均反射率は、入射角θおよびθ±αの各偏光について全て８０％以上となっている。
【０１２５】
【表４３】
2010231829.tif 000045
【０１２６】
比較例１の上記した膜構成では、比率Ａは９．４％であり、比率Ｂ（１０％）は５．２３であり、比率Ｂ（８％）は４．０８％である。このとき、ＢＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝１５．５％であり、ＤＶＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝１４．３％であり、ＣＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝１０．９％であった。比較例１は、ＢＤの波長帯域において、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％を満足していないため、無偏光特性が良好とは言えない。また、図２３を見てもわかるように、各波長帯域において、入射角による特性のばらつきも大きい。
【０１２７】
（比較例２）
比較例２では、θ＝４５°において、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域でＴ＝５０％となるようにビームスプリッタを設計した。表４４および表４５は、比較例２のビームスプリッタの多層膜の膜構成を示している。
【０１２８】
【表４４】
2010231829.tif 000046
【０１２９】
【表４５】
2010231829.tif 000047
【０１３０】
図２４は、比較例２のビームスプリッタの全波長域での分光特性を示す説明図である。また、図２５は、上記ビームスプリッタのＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域での分光特性を示す説明図である。
【０１３１】
また、表４６は、比較例２のビームスプリッタにおいて、波長区間５２０〜５８０ｎｍでのＰ偏光およびＳ偏光についての平均反射率を示している。比較例２では、平均反射率は、入射角θおよびθ±αの各偏光について全て８０％以上（特に９０％以上）となっている。
【０１３２】
【表４６】
2010231829.tif 000048
【０１３３】
比較例２の上記した膜構成では、比率Ａは２．５％であり、比率Ｂ（１０％）は２．３９であり、比率Ｂ（８％）は１．２９％である。このとき、ＢＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝１６．４％であり、ＤＶＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝７．８％であり、ＣＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝６．４％であった。比較例２は、ＢＤの波長帯域において、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％を満足していないため、無偏光特性が良好とは言えない。また、図２５を見てもわかるように、各波長帯域において、入射角による特性のばらつきも大きい。
【０１３４】
（比較例３）
比較例３では、θ＝４５°において、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域でＴ＝５０％となるようにビームスプリッタを設計した。表４７〜表４９は、比較例３のビームスプリッタの多層膜の膜構成を示している。
【０１３５】
【表４７】
2010231829.tif 000049
【０１３６】
【表４８】
2010231829.tif 000050
【０１３７】
【表４９】
2010231829.tif 000051
【０１３８】
図２６は、比較例３のビームスプリッタの全波長域での分光特性を示す説明図である。また、図２７は、上記ビームスプリッタのＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域での分光特性を示す説明図である。
【０１３９】
また、表５０は、比較例３のビームスプリッタにおいて、波長区間５２０〜５８０ｎｍでのＰ偏光およびＳ偏光についての平均反射率を示している。比較例３では、平均反射率は、入射角θおよびθ±αの各偏光について全て８０％以上（特に９０％以上）となっている。
【０１４０】
【表５０】
2010231829.tif 000052
【０１４１】
比較例３の上記した膜構成では、比率Ａは５．１％であり、比率Ｂ（１０％）は０．００であり、比率Ｂ（８％）は０．００％である。このとき、ＢＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝１２．６％であり、ＤＶＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝１８．２％であり、ＣＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝１５．８％であった。比較例３は、ＤＶＤおよびＣＤの各波長帯域において、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％を満足していないため、無偏光特性が良好とは言えない。また、図２７を見てもわかるように、各波長帯域において、入射角による特性のばらつきも大きい。
【０１４２】
（比較例４）
比較例４では、θ＝４５°において、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域でＴ＝５０％となるようにビームスプリッタを設計した。表５１〜表５３は、比較例４のビームスプリッタの多層膜の膜構成を示している。
【０１４３】
【表５１】
2010231829.tif 000053
【０１４４】
【表５２】
2010231829.tif 000054
【０１４５】
【表５３】
2010231829.tif 000055
【０１４６】
図２８は、比較例４のビームスプリッタの全波長域での分光特性を示す説明図である。また、図２９は、上記ビームスプリッタのＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの各波長帯域での分光特性を示す説明図である。
【０１４７】
また、表５４は、比較例４のビームスプリッタにおいて、波長区間５２０〜５８０ｎｍでのＰ偏光およびＳ偏光についての平均反射率を示している。比較例４では、平均反射率は、入射角θおよびθ±αの各偏光について全て７０％以上となっているが、８０％以上を満たしてはいない。
【０１４８】
【表５４】
2010231829.tif 000056
【０１４９】
比較例４の上記した膜構成では、比率Ａは０．０％であり、比率Ｂ（１０％）は２．０１であり、比率Ｂ（８％）は２．０１％である。このとき、ＢＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝１３．５％であり、ＤＶＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝２６．２％であり、ＣＤの波長帯域では、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜ｍａｘ＝１８．５％であった。比較例４は、ＤＶＤおよびＣＤの各波長帯域において、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％を満足していないため、無偏光特性が良好とは言えない。また、図２９を見てもわかるように、各波長帯域において、入射角による特性のばらつきも大きい。
【０１５０】
〔まとめ〕
以上の実施例および比較例の結果をまとめたものを表５５に示す。
【０１５１】
【表５５】
2010231829.tif 000057
【０１５２】
また、波長区間５２０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下における平均反射率と、比率ＡおよびＢと、表５５の無偏光特性（｜Ｔｓ−Ｔｐ｜）の評価との関係をまとめたものを表５６に示す。
【０１５３】
【表５６】
2010231829.tif 000058
【０１５４】
つまり、平均反射率が８０％以上の場合は、比率Ａが２．５％以下で、比率Ｂ（８％）が１．２５以下を満足するときに、無偏光特性の評価が、◎（｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦３％）、○（｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦７％）、△（｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％）のいずれかとなり、満足しないときには×（｜Ｔｓ−Ｔｐ｜＞１５％の波長帯域を含む）となる。また、平均反射率が８０％未満の場合は、比率Ａが２．５％以下で、比率Ｂ（８％）が１．２５以下を満足するときに、無偏光特性の評価が△（｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％）となり、満足しないときには×（｜Ｔｓ−Ｔｐ｜＞１５％の波長帯域を含む）となる。
【０１５５】
以下、これらの表を参照しながら、本発明の効果について述べる。
上述した実施例および比較例の結果から、屈折率の異なる３種類以上の成膜材料を用いて無偏光ビームスプリッタを構成する際に、比率ＡおよびＢを調整したり、波長区間５２０〜５８０ｎｍでのＰ偏光およびＳ偏光についての平均反射率を調整することにより、３波長帯域での無偏光特性およびその入射角依存性を調整できると言える。特に、比率Ａを２．５％以下とし、比率Ｂ（８％）を１．２５以下とすることにより、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの３つの波長帯域全てについて、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％を満たす良好な無偏光特性を実現できるとともに、入射角依存性の少ない、プレート型の無偏光ビームスプリッタを実現することができる（実施例１〜１０参照）。
【０１５６】
また、３つの波長帯域での透過率Ｔが３０％の実施例３を除く他の実施例では、比率Ｂ（１０％）が２．００以下で、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％の無偏光特性を実現できている。このことから、比率Ｂ（１０％）を２．００以下とすることで、少なくとも、３つの波長帯域での透過率Ｔが４０％〜５０％の構成においては、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％の良好な無偏光特性を実現できると言える。
【０１５７】
また、５２０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の波長区間におけるＰ偏光およびＳ偏光についての各平均反射率が、それぞれ８０％以上であることにより、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの３つの波長帯域のうちの少なくとも２つについて、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦９％を満たす無偏光特性を実現することができる（実施例１〜９参照）。特に、平均反射率を９０％以上とすることで、そのような効果を確実に得ることができる。
【０１５８】
また、上述の実施例１〜１０は、ＢＤの波長帯域ではθ±７°において、ＤＶＤの波長帯域ではθ±６°において、ＣＤの波長帯域ではθ±５°において、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％を満たしている。このように入射角θ±αにおいて｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％を満足することにより、３つの波長帯域の光がそれぞれ所定の発散角（２α）を有して入射する構成であっても、良好な無偏光特性を確保することができる。
【０１５９】
また、上記の比率Ａが２．２％以下であれば、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの３つの波長帯域全てついて、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％を容易に実現することができる（実施例１〜７、９、１０参照）。このとき、Ｐ偏光およびＳ偏光についての上記波長区間における各平均反射率を調整すれば（例えば８０％以上にすれば）、３つの波長帯域全てについて、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦８％を満たす、さらに良好な無偏光特性を実現することができる（実施例１〜７、９参照）。また、比率ＡおよびＢをさらに調整すれば、３つの波長帯域全てについて、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦７％を満たす、より一層良好な無偏光特性を実現することも可能となる（実施例１〜７参照）。
【０１６０】
なお、実施例３および実施例９は、両者とも、比率Ａが０．０％であり、比率Ｂ（８％）が１．２２％であり、かつ、波長区間５２０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下での平均反射率が８０％以上であるが、無偏光特性に差が見られる（実施例３では○、実施例９では△）。このように比率Ｂ（８％）が１．２５％以下の値であっても、１．２５％付近の値である場合には、膜構成内の微妙な材料配置の違い、無偏光特性を達成する透過率（または反射率）の狙い目、設計の最適化位置の違い等、種々複雑な要因により、無偏光特性に若干の差が生じてくる。その他の実施例（実施例１、２、５〜７）から推測すると、比率Ｂの上限は、１．２５％よりもさらに低い値のほうが良好な無偏光特性を確保できる点で望ましいと言える。同様に、実施例１〜４、６、７より、比率Ａの上限も、２．２％よりもさらに低い値のほうが良好な無偏光特性を確保できる点で望ましいと言える。
【０１６１】
ところで、表５７は、上述した実施例および比較例において、低屈折率材料（ＳｉＯ2）、高屈折率材料（Ｎｂ2Ｏ5）および中間屈折率材料（Ａｌ2Ｏ3混合物）の存在比、すなわち、低屈折率材料の膜厚の合算値、高屈折率材料の膜厚の合算値、中間屈折率材料の膜厚の合算値の、総膜厚に対する比率（％）をそれぞれ示している。また、表５８は、表５７における低屈折率材料および中間屈折率材料の存在比を、高屈折率材料の存在比を基準にして示したものである。
【０１６２】
【表５７】
2010231829.tif 000059
【０１６３】
【表５８】
2010231829.tif 000060
【０１６４】
ここで、高屈折率材料の総膜厚を１としたときの中間屈折率材料の総膜厚の比率をｘ、低屈折率材料の総膜厚の比率をｙとすると、上述した本発明の効果は、
１．０≦ｘ≦２．０、かつ、０．４≦ｙ≦１．０
を満足している構成において得られている。このことから、上記の条件式は、本発明の前提となる構成を示すものであり、このような条件式を満たす構成において、上述した本発明の膜構成が有効であると言える。特に、実施例１〜１０は、
１．０≦ｘ≦１．９、かつ、０．５≦ｙ≦０．９
を満足しており、そのような条件を満たす構成において、上述した本発明の膜構成が非常に有効となる。
【０１６５】
なお、実施例１〜１０では、無偏光ビームスプリッタの膜の層数を１００層以上としているが、良好な無偏光特性を確保するという観点から、７０層以上であることが望ましく、さらに良好な無偏光特性を確保するという点では、８０層以上であることが望ましい。
【０１６６】
なお、実施例１〜１０では、入射角θを３０°または４５°としているが、入射角はこれらに限定されるわけではない。例えば、入射角を６０°としても、比率ＡおよびＢや、波長区間５２０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下での平均反射率を調整することにより、｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦１５％（望ましくは｜Ｔｓ−Ｔｐ｜≦７％）を実現することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１６７】
本発明の無偏光ビームスプリッタは、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの３つの波長帯域の全てにおいて良好な無偏光特性が要求される光ピックアップに利用可能である。
【符号の説明】
【０１６８】
１      光源
１ａ    光源部（光源）
１ｂ    光源部（光源）
３      光学素子（無偏光ビームスプリッタ）
３ａ    基板
７      対物レンズ
ｎＨ    屈折率
ｎＬ    屈折率
ｎＭ    屈折率
Ｔｐ    Ｐ偏光透過率
Ｔｓ    Ｓ偏光透過率
【図１】
2010231829.tif 000061
【図２】
2010231829.tif 000062
【図３】
2010231829.tif 000063
【図４】
2010231829.tif 000064
【図５】
2010231829.tif 000065
【図６】
2010231829.tif 000066
【図７】
2010231829.tif 000067
【図８】
2010231829.tif 000068
【図９】
2010231829.tif 000069
【図１０】
2010231829.tif 000070
【図１１】
2010231829.tif 000071
【図１２】
2010231829.tif 000072
【図１３】
2010231829.tif 000073
【図１４】
2010231829.tif 000074
【図１５】
2010231829.tif 000075
【図１６】
2010231829.tif 000076
【図１７】
2010231829.tif 000077
【図１８】
2010231829.tif 000078
【図１９】
2010231829.tif 000079
【図２０】
2010231829.tif 000080
【図２１】
2010231829.tif 000081
【図２２】
2010231829.tif 000082
【図２３】
2010231829.tif 000083
【図２４】
2010231829.tif 000084
【図２５】
2010231829.tif 000085
【図２６】
2010231829.tif 000086
【図２７】
2010231829.tif 000087
【図２８】
2010231829.tif 000088
【図２９】
2010231829.tif 000089
【図３０】
2010231829.tif 000090
【図３１】
2010231829.tif 000091
【図３２】
2010231829.tif 000092