(57)【要約】      （修正有）【課題】対物レンズ等の反射防止膜付き光学素子であって、その外周部において光入射角が大きい場合にも光透過率の良好な光学素子を提供する。【解決手段】光学素子５の表面に、光軸方向に略均一の厚みで設けられる第１層７ａと、第１層７ａの構成材料の屈折率に比べてより低い屈折率を有する構成材料により光軸方向に略均一の厚みで上記第１層７ａ上に設けられる第２層７ｂとからなる反射防止膜７を有し、この反射防止膜７は、入射波長をλ（ｎｍ）とし，第１層の屈折率をｎ０１とし，第１層の光軸方向の厚みをｄ１（ｎｍ）とし，第１層の屈折率ｎ０１及び厚みｄ１の積を波長λで割った値に比例する位相差をｄｐ１とし，第２層の屈折率をｎ０２とし，第２層の光軸方向の厚みをｄ２（ｎｍ）とし，第２層の屈折率ｎ０２及び厚みｄ２の積を波長λで割った値に比例する位相差をｄｐ２とするとき、位相差ｄｐ１，ｄｐ２が所定の関係を満たすように形成する。【選択図】図３
2008276836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の波長の光ビームを出射する光源と、上記光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面に導くとともに集光する集光光学系とを備え、上記光ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップの上記集光光学系の光路中に配置される光学素子において、
光軸方向に略均一の厚みで該光学素子の表面に設けられる第１層と、上記第１層の構成材料の屈折率に比べて低い屈折率を有する構成材料により光軸方向に略均一の厚みで上記第１層上に設けられる第２層とからなる反射防止膜を有し、
上記反射防止膜は、該光学素子に入射する光ビームの波長をλ（ｎｍ）とし、上記第１層の屈折率をｎ０１とし、上記第１層の光軸方向の厚みをｄ１（ｎｍ）とし、上記第１層の屈折率ｎ０１及び厚みｄ１の積を波長λで割った値に比例する位相差をｄｐ１とし、上記第２層の屈折率をｎ０２とし、上記第２層の光軸方向の厚みをｄ２（ｎｍ）とし、上記第２層の屈折率ｎ０２及び厚みｄ２の積を波長λで割った値に比例する位相差をｄｐ２としたとき、式（１）を満たすように形成されている光学素子。
１．１×（ｄｐ０２／ｄｐ０１）＜（ｄｐ２／ｄｐ１）＜２．０×（ｄｐ０２／ｄｐ０１）・・・（１）
但し、式（１）において、ｄｐ０１は、垂直入射に対して最適な透過率を有するように決定される第１層及び第２層の厚みをそれぞれｄ０１（ｎｍ），ｄ０２（ｎｍ）としたときの第１層の屈折率ｎ０１及び厚みｄ０１の積を波長λで割った値に比例する位相差であり、ｄｐ０２は、第２層の屈折率ｎ０２及び厚みｄ０２の積を波長λで割った値に比例する位相差である。
【請求項２】
該光学素子は、上記光源から出射された光ビーム、又は上記光源から出射されカップリングレンズで発散角を変換された光ビームを光ディスクの信号記録面に集光する対物レンズであることを特徴とする請求項１記載の光学素子。
【請求項３】
該光学素子は、上記光源と、上記光源から出射された光ビームを信号記録面に集光する対物レンズとの間に設けられ、上記光源から出射された光ビームの発散角を変換するカップリングレンズであることを特徴とする請求項１記載の光学素子。
【請求項４】
所定の波長の光ビームを出射する光源と、上記光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面に導くとともに集光する集光光学系とを備え、上記光ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップにおいて、
上記集光光学系を構成する少なくとも一の光学素子は、光軸方向に略均一の厚みで上記光学素子の表面に設けられる第１層と、上記第１層の構成材料の屈折率に比べて低い屈折率を有する構成材料により光軸方向に略均一の厚みで上記第１層上に設けられる第２層とからなる反射防止膜を有し、
上記反射防止膜は、上記光学素子に入射する光ビームの波長をλ（ｎｍ）とし、上記第１層の屈折率をｎ０１とし、上記第１層の光軸方向の厚みをｄ１（ｎｍ）とし、上記第１層の屈折率ｎ０１及び厚みｄ１の積を波長λで割った値に比例する位相差をｄｐ１とし、上記第２層の屈折率をｎ０２とし、上記第２層の光軸方向の厚みをｄ２（ｎｍ）とし、上記第２層の屈折率ｎ０２及び厚みｄ２の積を波長λで割った値に比例する位相差をｄｐ２としたとき、式（２）を満たすように形成されている光ピックアップ。
１．１×（ｄｐ０２／ｄｐ０１）＜（ｄｐ２／ｄｐ１）＜２．０×（ｄｐ０２／ｄｐ０１）・・・（２）
但し、式（２）において、ｄｐ０１は、垂直入射に対して最適な透過率を有するように決定される第１層及び第２層の厚みをそれぞれｄ０１（ｎｍ），ｄ０２（ｎｍ）としたときの第１層の屈折率ｎ０１及び厚みｄ０１の積を波長λで割った値に比例する位相差であり、ｄｐ０２は、第２層の屈折率ｎ０２及び厚みｄ０２の積を波長λで割った値に比例する位相差である。
【請求項５】
所定の波長の光ビームを出射する光源と、上記光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面に導くとともに集光する集光光学系とを備え、上記光ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップを備える光ディスク装置において、
上記集光光学系を構成する少なくとも一の光学素子は、光軸方向に略均一の厚みで上記光学素子の表面に設けられる第１層と、上記第１層の構成材料の屈折率に比べて低い屈折率を有する構成材料により光軸方向に略均一の厚みで上記第１層上に設けられる第２層とからなる反射防止膜を有し、
上記反射防止膜は、上記光学素子に入射する光ビームの波長をλ（ｎｍ）とし、上記第１層の屈折率をｎ０１とし、上記第１層の光軸方向の厚みをｄ１（ｎｍ）とし、上記第１層の屈折率ｎ０１及び厚みｄ１の積を波長λで割った値に比例する位相差をｄｐ１とし、上記第２層の屈折率をｎ０２とし、上記第２層の光軸方向の厚みをｄ２（ｎｍ）とし、上記第２層の屈折率ｎ０２及び厚みｄ２の積を波長λで割った値に比例する位相差をｄｐ２としたとき、式（３）を満たすように形成されている光ディスク装置。
１．１×（ｄｐ０２／ｄｐ０１）＜（ｄｐ２／ｄｐ１）＜２．０×（ｄｐ０２／ｄｐ０１）・・・（３）
但し、式（３）において、ｄｐ０１は、垂直入射に対して最適な透過率を有するように決定される第１層及び第２層の厚みをそれぞれｄ０１（ｎｍ），ｄ０２（ｎｍ）としたときの第１層の屈折率ｎ０１及び厚みｄ０１の積を波長λで割った値に比例する位相差であり、ｄｐ０２は、第２層の屈折率ｎ０２及び厚みｄ０２の積を波長λで割った値に比例する位相差である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクに情報信号の記録を行い、光ディスクに記録された情報信号の再生を行うために用いられる光ピックアップの集光光学系の光路中に配置される光学素子並びにこれを用いた光ピックアップ及び光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の光ディスクや、さらに使用波長を４０５ｎｍ程度として高密度記録を可能とする光ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップがある。
【０００３】
かかる光ピックアップを構成する対物レンズや発散角変更レンズ等の光学素子は、一般的にアプラナティックな設計により形成されており、すなわち、レンズの面形状の途中に変曲点を持たないように設計されている。そして、このようなアプラナティックな設計により形成された球面レンズ又は非球面レンズは、凸レンズの場合、光軸方向から見て中央部に比べ、外周部に行くほど、光軸に略直交する基準となる面に対する角度θが大きくなる。そして、この角度θは、ＮＡの増大と連動して増大することとなる。
【０００４】
近年、光ピックアップにより記録再生を行う光ディスクの記録密度の増大に伴い、使用波長の短波長化、使用するレンズの高ＮＡ化が進んでいる。このことにより、光ピックアップの光学系の光路中に配置される対物レンズや発散角変更レンズの、レンズ面の任意の位置における接線と、光軸に直交する方向との間の角度θは、増大する傾向にある。この角度θは、換言すると、光軸に直交する基準となる平面に対するレンズ面の任意の位置における角度である。
【０００５】
例えば、屈折率が１．５５〜１．６０程度のインジェクションモールド用の樹脂を使って、ＮＡが０．５０程度（ＣＤのＮＡに相当）のアプラナートなレンズを設計した場合、最外周近傍の角度θは、４０度程度となり、また、ＮＡが０．６５程度（ＤＶＤのＮＡに相当）の場合、角度θは、５０度程度となることが見込まれる。そして、屈折率が１．８程度のガラスモールド用硝材を使って、ＮＡが０．８５程度（高密度記録可能な光ディスクのＮＡに相当）のアプラナートなレンズを設計した場合、最外周近傍の角度θは、６０度以上となることが見込まれる。
【０００６】
さらに具体的な例として、ＤＶＤ用光学系を構成する対物レンズの例を、図２（ａ）を用いて説明する。尚、図２（ａ）は、有限倍率のＤＶＤ用対物レンズの光路図と、入射側及び出射側の面である第１面及び第２面での入射角及び出射角の関係を説明するための図である。
【０００７】
この構成例において、設計波長は、６６０ｎｍであり、開口数は、０．６であり、レンズの構成材料である樹脂の屈折率は、１．５４０である。この構成により形成された対物レンズにおいて、ＮＡ＝０〜０．６まで、０．１毎に単光線追跡を行い、光の入射側及び出射側の面である第１面及び第２面のそれぞれの接点における入射角θ１・出射角θ２を算出し、空気から樹脂に入射する角度を算出した結果を、表１及び表２に示す。空気からレンズを構成する樹脂面に対し、最も大きな角度で入射するのは、第１面５ａの最外周部であり、この角度は、５１度である。表１及び表２は、図２（ａ）の対物レンズ５に対し、ＮＡ＝０から０．６までの間を０．１刻みに単光線追跡し、それぞれの光線が第１面５ａ及び第２面５ｂに入射・出射する角度等をまとめ、さらに垂直入射で透過率が最大となる反射防止膜としての２層ＶコートＡＲ膜の厚みが、後述する蒸着モデル（図３参照）に従って成膜された場合の第１層、第２層の膜厚、各点での透過率等を計算した結果をまとめた表である。
【０００８】
【表１】
2008276836.tif 000003
【０００９】
【表２】
2008276836.tif 000004
【００１０】
光ピックアップを構成する対物レンズ等には、入射した光ビームの反射を防止し透過率を向上させるために反射防止膜としてＡＲコート膜等の薄膜が設けられることがあるが、高ＮＡのレンズ等の場合には、その外周部において反射防止膜の機能を十分に発揮できず、レンズ全体としての透過率が低下してしまう場合があった。
【００１１】
ここで、上述のような高ＮＡとなるような曲面とされたレンズの表面上に薄膜が堆積される際の現象について図３（ａ）を用いて説明する。尚、図３（ａ）は、対物レンズ等の曲面状に形成されたレンズ表面へ薄膜が堆積された状態を説明する図である。
【００１２】
図３（ａ）に示すように、対物レンズ等のレンズ表面に反射防止膜を形成する際のレンズ面に向かって飛んでくる蒸着膜材料の密度は一定であり、レンズ中央部のようにレンズ表面に対し略垂直に蒸着材料が入射される部分では、断面が略長方形の形状とされた薄膜が形成されるのに対し、レンズ外周部のようにレンズ表面に対し略垂直な状態から角度を有した方向から蒸着材料が入射される部分では、図３（ｂ）のように、断面が略平行四辺形の形状とされた薄膜が形成され、この中央部と外周部とで単位断面積を一定とするとこの断面の面積が一定となり、この薄膜の法線方向の厚みは、光軸に直交する平面（以下、「基準面」ともいう。）に対するレンズ表面の角度に依存して変化することとなる。
【００１３】
すなわち、レンズ中央部等の垂直面に入射する薄膜の厚みをｄとした場合の、所定の角度を有する任意の位置における薄膜の厚みＤは、その位置における斜面の基準面に対する角度をθとすると、Ｄ＝ｄ×Ｃｏｓθの関係式で表されるものとなる。
【００１４】
そして、上述のように薄膜の法線方向の厚みがそのレンズの位置により変化することは、レンズに入射する光ビームがこの反射防止膜である薄膜部分を通過する距離が変化することを意味するものである。
【００１５】
一般に、反射防止膜であるＡＲコート膜の設計は、高屈折率材料と低屈折率材料とを選定し、蒸着材料の垂直入射を前提とし、設計波長に対する位相差が所定の比率になるように膜厚が決定されている。例えば、上述の表１及び表２に示すような曲面を有するレンズの場合において、すなわち、設計波長が６６０ｎｍであり、屈折率が１．５４０の基板上の２層Ｖコートの構成例において、第１層目の薄膜の屈折率が１．８７４であり、第２層目の薄膜の屈折率が１．４５６である場合の、薄膜の設計値は５６ｎｍ、１２７ｎｍとなる。
【００１６】
さらに、上述のような仕様でＡＲコート膜を構成した場合の、シミュレーションによる透過率分布の計算結果及び試作レンズの透過率分布の測定結果を図１１及び図１２に示す。尚、図１１及び図１２中横軸は、瞳中心からの距離（「瞳径」ともいう。）を示すものである。尚、有効瞳の瞳半径を１としたものである。また、縦軸は、その瞳径の位置における透過率を示すものである。また、図１１及び図１２中破線ＬＪ１、実線ＬＪ２は、上述の仕様でＡＲコート膜を構成した場合の瞳径と透過率との関係を示すものであり、一点鎖線ＬＮ１、実線ＬＮ２は、これと比較するために併記したものであり、ＡＲコート膜を構成しない場合（以下、「ノンコート」ともいう。）の瞳径と透過率との関係を示すものである。すなわち、図１１は、表１及び表２で導かれた結果から、各場合の瞳径と透過率との関係を計算により算出した透過率分布のシミュレーションによる計算結果であり、図１２は、表１及び表２に示す従来の２層ＶコートのＡＲ膜を図２（ａ）に示す有限倍率のＤＶＤ用対物レンズに実際に適応した場合、及び図２（ａ）に示す有限倍率のＤＶＤ用対物レンズにＡＲコート膜を設けなかった場合の各場合の瞳径と透過率との関係を試作により計測した透過率分布の測定結果である。図１１に示すように、上述の仕様のようにＮＡが高くなると、入射角θの増加に伴い、法線方向の膜厚が変化するため、中央部に比べ、外周部の透過率が低下する。また、図１２に示すように、試作においても図１１で説明した現象が発生することが確認できる。
【００１７】
また、上述の仕様とされたＡＲコート膜を構成した場合及びＡＲコート膜を構成しない場合で図１１に示すような結果が得られた場合において、各ＮＡ間の輪帯部内においては均一の透過率であると仮定し、各輪帯部の面積が異なることから瞳全体の面積に対する輪帯部分の面積の比率を重み付け関数とし、瞳全体の透過率を積算する（以下「積算透過率」ともいう。）と、ＡＲコート膜を構成しない場合（ノンコート）の積算透過率予測は、８９．６％となり、ＡＲコート膜構成時の積算透過率予測は、９０．４％となることが予測される。平行平板に対するＡＲコート膜が、原理的に１００％を達成できることを考慮すると、このような光学ピックアップ用対物レンズのＡＲコート膜は、ＮＡが高くなり、入射角が大きくなるほどその効果を発揮できないものとなり換言するとその意味をなさなくなる。
【００１８】
このように、光ピックアップにおける光源から出射された光ビームを信号記録面まで導き集光する集光光学系に設けられる対物レンズ、カップリングレンズ等の高ＮＡで、外周部の角度が大きい光学素子における反射防止膜は、その機能を十分に発揮することが困難であり、十分な透過率が得られなかった。
【００１９】
【特許文献１】特開２００４−２７１６５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の目的は、集光光学系の光路中に配置され反射防止膜を有する光学素子であってその外周部において光の入射角が大きい場合にも光の透過率を良好にできる光学素子並びにこれを用いた光ピックアップ及び光ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
この目的を達成するため、本発明に係る光学素子は、所定の波長の光ビームを出射する光源と、上記光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面に導くとともに集光する集光光学系とを備え、上記光ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップの上記集光光学系の光路中に配置される光学素子において、光軸方向に略均一の厚みで該光学素子の表面に設けられる第１層と、上記第１層の構成材料の屈折率に比べて低い屈折率を有する構成材料により光軸方向に略均一の厚みで上記第１層上に設けられる第２層とからなる反射防止膜を有し、上記反射防止膜は、該光学素子に入射する光ビームの波長をλ（ｎｍ）とし、上記第１層の屈折率をｎ０１とし、上記第１層の光軸方向の厚みをｄ１（ｎｍ）とし、上記第１層の屈折率ｎ０１及び厚みｄ１の積を波長λで割った値に比例する位相差をｄｐ１とし、上記第２層の屈折率をｎ０２とし、上記第２層の光軸方向の厚みをｄ２（ｎｍ）とし、上記第２層の屈折率ｎ０２及び厚みｄ２の積を波長λで割った値に比例する位相差をｄｐ２としたとき、式（１）を満たすように形成されている光学素子。
１．１×（ｄｐ０２／ｄｐ０１）＜（ｄｐ２／ｄｐ１）＜２．０×（ｄｐ０２／ｄｐ０１）・・・（１）
【００２２】
但し、式（１）において、ｄｐ０１は、垂直入射に対して最適な透過率を有するように決定される第１層及び第２層の厚みをそれぞれｄ０１（ｎｍ），ｄ０２（ｎｍ）としたときの第１層の屈折率ｎ０１及び厚みｄ０１の積を波長λで割った値に比例する位相差であり、ｄｐ０２は、第２層の屈折率ｎ０２及び厚みｄ０２の積を波長λで割った値に比例する位相差である。
【００２３】
この目的を達成するため、本発明に係る光ピックアップは、所定の波長の光ビームを出射する光源と、上記光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面に導くとともに集光する集光光学系とを備え、上記光ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップであって、この光ピックアップに用いる集光光学系を構成する少なくとも一の光学素子として、上述したようなものを用いたものである。
【００２４】
この目的を達成するため、本発明に係る光ディスク装置は、所定の波長の光ビームを出射する光源と、上記光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面に導くとともに集光する集光光学系とを備え、上記光ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う光ピックアップを備える光ディスク装置であって、この光ディスク装置に用いる集光光学系を構成する少なくとも一の光学素子として、上述したようなものを用いたものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る光学素子は、光軸方向に略均一の厚みで設けられる第１層と、この第１層よりも屈折率の低い材料により光軸方向に略均一の厚みで第１層上に設けられる第２層とからなる反射防止膜を有し、この反射防止膜の第１層、第２層それぞれの屈折率及び厚みと、該光学素子に入射する光ビームの波長とにより決定される位相差が所定の関係を満たすように構成されていることにより、当該光学素子の外周部において光の入射角が大きい場合にも、光の透過率を良好にすることができ、当該光学素子を光ピックアップの集光光学系を構成する光学素子に用いた場合に光の利用効率を高めることができる。
【００２６】
本発明に係る光ピックアップ及び光ディスク装置は、光源から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面に導くとともに集光する集光光学系を構成する少なくとも一の光学素子が、光軸方向に略均一の厚みで設けられる第１層と、この第１層よりも屈折率の低い材料により光軸方向に略均一の厚みで第１層上に設けられる第２層とからなる反射防止膜を有し、この反射防止膜の第１層、第２層それぞれの屈折率及び厚みが所定の関係を満たすように構成されていることにより、この光学素子の外周部において光の入射角が大きい場合にも、この光学素子の光の透過率を良好にすることができ、光学系全体の光の利用効率を高めることができる。
【００２７】
また、本発明は、上述した反射防止膜の第１層及び第２層の関係を一定の範囲内に設定することで、反射防止膜を設けた該光学素子の全面の透過率を最大にするように制御することや、最外周部の光量を高めるように制御することが可能となり、光学系の性能及び要求に応じて光学素子の適切な透過率の設定を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を適用した光ピックアップ及びこれを用いた光ディスク装置について、図面を参照して説明する。
【００２９】
本発明が適用された光ピックアップ１は、光ディスク２に対して情報記録再生を行うものであり、この光ディスク２を回転操作する駆動手段としてのスピンドルモータ、この光ピックアップ１を光ディスク２の径方向に移動させる送りモータ等とともに光ディスク装置を構成する。そして、光ピックアップ１は、スピンドルモータによって回転操作された光ディスク２に対して情報の記録再生を行う。
【００３０】
ここで用いられる光ディスク２は、例えばＣＤ(Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、情報の追記が可能とされるＣＤ−Ｒ（Recordable）及びＤＶＤ−Ｒ（Recordable）、情報の書換えが可能とされるＣＤ−ＲＷ（ReWritable）、ＤＶＤ−ＲＷ（ReWritable）、ＤＶＤ＋ＲＷ（ReWritable）、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Random Access Memory）等の光ディスクや、さらに発光波長が短い４０５ｎｍ程度（青紫色）の半導体レーザを用いた高密度記録が可能な高密度記録光ディスクや、光磁気ディスク等である。
【００３１】
本発明を適用した光ピックアップ１は、図１に示すように、所定の波長の光ビームを出射する光源３と、光源３から出射された光ビームを所定の発散角となるように発散角を変更（変換）する発散角変更レンズとしてカップリングレンズ４と、カップリングレンズ４により発散角を変更された光ビームを光ディスク２の信号記録面に集光する対物レンズ５と、光ディスク２で反射された戻りの光ビームを検出する図示しない光検出器とを備える。
【００３２】
光ピックアップ１は、光検出器により検出された戻り光により生成されたトラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号に基づいて、対物レンズ５をトラッキング方向及びフォーカス方向に駆動して、トラッキングサーボ及びフォーカスサーボを行う。対物レンズ５が駆動されることにより、光ディスク２の信号記録面に対して合焦する合焦位置に移動されて光ビームが光ディスク２の信号記録面上に合焦されて、光ディスク２に対して情報の記録又は再生を行う。
【００３３】
カップリングレンズ４は、光源３からの入射した光ビームを例えば非平行な状態の光ビームとなるように発散角を変換する素子であり、ここでは所謂有限倍率を有するように構成され、対物レンズ５は、このカップリングレンズ４に対応する有限倍率を有するように構成される。尚、ここでは、カップリングレンズ４及び対物レンズ５を有限倍率を有する有限系としたが、カップリングレンズ４により光源からの光ビームを平行にする無限系の構成となるようにカップリングレンズ４及び対物レンズ５を構成するようにしてもよい。
【００３４】
この対物レンズ５として、例えば、開口数が０．６程度であり、構成材料である樹脂の屈折率が１．５４０程度として形成された有限倍率の対物レンズが用いられている。尚、この対物レンズ５を含む光学系における使用波長は、６６０ｎｍ程度とする。
【００３５】
かかる具体的な構成により形成された対物レンズにおいて、ＮＡ＝０〜０．６まで、０．１毎に単光線追跡を行い、光の入射側及び出射側の面である第１面及び第２面のそれぞれの接点における入射角・出射角を算出し、空気から樹脂に入射する角度を算出し、空気から樹脂に入射する角度等を後述の実施例で用いる表４，表５の「ＮＡ」、「入射角」（「出射角」）及び「ｃｏｓθ」の欄に示す。尚、ここでθは、その位置のレンズ表面の法線の光軸に対する角度を示し、すなわち、その位置のレンズ表面の接線と光軸に略直交する面との角度を示すものである。
【００３６】
尚、ここで、対物レンズの構成例における光の入射角θ１及び出射角θ２の定義を図２（ａ）及び図２（ｂ）を用いて説明する。図２（ａ）中において、θ１は、光が入射する位置のレンズ表面の法線ＬＨ１に対する入射する光の角度、すなわち光の入射角を示し、θ２は、光が出射する位置のレンズ表面の法線ＬＨ２に対する出射する光の角度、すなわち光の出射角を示す。さらに説明すると、例えば、光の入射角θ１及びレンズ内を進む光のその位置のレンズ表面の法線ＬＨに対する角度θ１’は、図２（ｂ）に示すような関係とされており、すなわち、この角度θ１、θ１’は、媒質である空気及び樹脂の屈折率により所謂スネルの法則等により決定されるα１及びα１’と、レンズ表面の法線ＬＨの光軸ＬＬに対する角度θとから、θ１＝θ−α１，θ１’＝θ−α１’のように決定される。尚、図２（ｂ）中ＬＳは、光が入射する位置のレンズ表面の接線を示し、この接線と、光軸ＬＬに直交する線（ここでは水平線）との角度は、上述の角度θと等しい。
【００３７】
光ピックアップ１を構成する発散角変更レンズとしてのカップリングレンズ４と、対物レンズ５とは、光源３から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面に導くとともに集光する集光光学系６として機能する。また、ここでは、集光光学系６として、光学素子であるカップリングレンズ４及び対物レンズ５を構成するものとして説明するが、これに限られるものではなく、例えば、カップリングレンズを設けることなく対物レンズによってのみ光ディスクの信号記録面に集光するように構成してもよく、また、これらの構成に加えて各種レンズ、波長板、ビームスプリッタ、液晶等の光学部品を配置するように構成してもよい。
【００３８】
また、光ピックアップ１の集光光学系６を構成する光学素子としてのカップリングレンズ４及び対物レンズ５は、その球面、非球面等に形成されたレンズ表面（光学素子の表面）に、入射する光ビームの反射を防止して光の透過率を向上させる反射防止膜７としてＡＲコート膜が設けられている。尚、ここでは、カップリングレンズ４及び対物レンズ５にＡＲコート膜を設けることにより両レンズの透過率を向上させることにより、光学系全体の光利用効率を向上させるようにしたが、集光光学系を構成する少なくとも一のレンズ（光学素子）にＡＲコート膜を設けるように構成することで少なくともそのレンズの透過率を向上させ、光利用効率を向上させることが可能である。
【００３９】
ここで、このカップリングレンズ４及び対物レンズ５に設けられる反射防止膜について詳細に説明するが、いずれの反射防止膜についても構成は同様であるので、以下では、対物レンズ５に設けられる反射防止膜について説明し、カップリングレンズ４に設けられる反射防止膜については詳細な説明は省略する。また、この反射防止膜は、当該レンズの入射側のレンズ表面、出射側のレンズ表面の一方又は両方に設けられることがあるが、以下では、一方の面に設けた反射防止膜についてのみ詳細に説明する。
【００４０】
対物レンズ５に設けられる反射防止膜７は、図３（ａ）に示すように、対物レンズ５の入射側のレンズ表面に光軸方向に略均一の厚みで設けられる第１層７ａと、この第１層７ａの構成材料の屈折率に比べて低い屈折率を有する構成材料により光軸方向に略均一の厚みで第１層７ａ上に設けられる第２層７ｂとからなる。具体的に、第１層７ａは、高屈折率材料からなり、第２層７ｂは、低屈折率材料からなる。尚、ここで、高屈折率材料とは、屈折率が１．６程度以上のものであり、低屈折率材料とは、屈折率が１．５程度以下のものである。
【００４１】
この反射防止膜７を構成する第１層７ａ及び第２層７ｂは、図３（ａ）に示すように、反射防止膜７が形成される面の光軸方向から例えば蒸着等により光軸方向に略均一の厚みｄ１，ｄ２で形成される。尚、図３（ａ）では、第１層７ａが蒸着された状態を示すものであり、第２層７ｂが蒸着された状態については破線にて示す。このように光軸方向に略均一の厚みで設けられる第１層７ａ及び第２層７ｂのレンズ法線方向の膜厚は、レンズ中央部のようにレンズ表面に対し略垂直に蒸着材料が入射される部分では、この光軸方向の厚みｄ１，ｄ２と同じであるのに対し、レンズ外周部のようにレンズ表面に対し略垂直な状態から角度を有した方向から蒸着材料が入射される部分では、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように光軸方向の厚みｄ１，ｄ２と比べて小さい値となる。すなわち、所定の角度を有する場合を含めた任意の位置における第１層及び第２層の法線方向の膜厚Ｄ１，Ｄ２は、その位置における基材（レンズ表面又は第１層）の角度に依存して変化することとなり、その位置における斜面の基準面に対する角度をθとすると、Ｄ１＝ｄ１×ｃｏｓθ，Ｄ２＝ｄ２×ｃｏｓθの関係式により得られることとなる。尚、ここで、図３（ｂ）は、第１層及び第２層に共通の図であり、図中Ｄは、Ｄ１又はＤ２を示し、ｄは、ｄ１又はｄ２を示すものである。
【００４２】
そして、この反射防止膜７は、第１層７ａの屈折率ｎ０１と厚みｄ１（ｎｍ）の積を設計波長λ（ｎｍ）で割った値に比例する位相差をｄｐ１とし、第２層の屈折率ｎ０２と厚みｄ２（ｎｍ）の積を設計波長λ（ｎｍ）で割った値に比例する位相差をｄｐ２とすると、特定の入射角に対して透過率がピークを抑えるように式（２）を満たすように形成されている。ここで、厚みｄ１及びｄ２は、光軸方向の厚みである。
【００４３】
尚、換言すると、位相差ｄｐ１は、第１層の屈折率ｎ０１と厚みｄ１と波長λとにより式（３）により決定される値であり、位相差ｄｐ２は、第２層の屈折率ｎ０２と厚みｄ２と波長λとにより式（４）により決定される値である。
１．１×（ｄｐ０２／ｄｐ０１）＜（ｄｐ２／ｄｐ１）＜２．０×（ｄｐ０２／ｄｐ０１）  ・・・（２）
ｄｐ１＝（２π／λ）×ｎ０１×ｄ１  ・・・（３）
ｄｐ２＝（２π／λ）×ｎ０２×ｄ２  ・・・（４）
【００４４】
但し、式（２）中において、ｄｐ０１及びｄｐ０２は、垂直入射に対して最適に設計された、すなわち垂直入射に対して最適な透過率を有するように決定される、第１層の厚みをｄ０１（ｎｍ）とし、第２層の厚みをｄ０２（ｎｍ）としたときに、第１層の屈折率ｎ０１と厚みｄ０１の積を設計波長λで割った値に比例する位相差をｄｐ０１とし、第２層の屈折率ｎ０２と厚みｄ０２の積を設計波長λで割った値に比例する位相差をｄｐ０２とする。
【００４５】
ここで、垂直入射に対して最適な透過率を有するように決定される第１層及び第２層の厚みｄ０１，ｄ０２について説明する。
【００４６】
垂直入射に対して最適な透過率を有する反射防止膜は、従来より通常に用いられている所謂２層ＶコートのＡＲコート膜であり、通常の２層ＶコートのＡＲコート膜は、対物レンズ等のレンズ表面に直接付着されて設けられる第１層の薄膜には、高屈折率材料が使用され、第１層の上に付く第２層の薄膜には、低屈折率材料が使用される。
【００４７】
そして、この垂直入射に対して最適な透過率を有するように決定される反射防止膜は、第１層目の屈折率ｎ０１と厚みｄ０１の積を設計波長λで割った値（ｎ０１×ｄ０１／λ）に比例する位相差をｄｐ０１とし、第２層目の屈折率ｎ０２と、厚みｄ０２の積を設計波長λで割った値（ｎ０２×ｄ０２／λ）に比例する位相差をｄｐ０２とすると、設計波長λと、第１層及び第２層の２つの膜の屈折率ｎ０１，ｎ０２とを決定すると、それぞれの膜厚ｄ０１，ｄ０２は一意に決定される。
【００４８】
すなわち、第１層及び第２層の位相差ｄｐ０１，ｄｐ０２及び上述した第１層及び第２層それぞれの屈折率ｎ０１，ｎ０２、厚みｄ０１，ｄ０２と波長λとの関係は、次の式（５）式（６）、式（７）及び式（８）を満たすこととなる。尚、式（７）及び式（８）において、ｎｓは、ＡＲコート膜に接する基材、すなわち、レンズ材料の屈折率であり、ｎ０は、ＡＲコート膜の基材とは反対側に隣接する部分である空気の屈折率を示すものである。
ｄｐ０１＝（２π／λ）×ｎ０１×ｄ０１  ・・・（５）
ｄｐ０２＝（２π／λ）×ｎ０２×ｄ０２  ・・・（６）
【００４９】
【数１】
2008276836.tif 000005
【００５０】
この式（５）〜式（８）の関係を満たすように、各層の膜厚ｄ０１，ｄ０２を決定することとなる。
【００５１】
例えば、設計波長λが６６０ｎｍであり、レンズ自体の屈折率ｎｓが１．５４０であり、空気の屈折率ｎ０が１であり、反射防止膜の第１層目の薄膜の屈折率ｎ０１が１．８７４であり、反射防止膜の第２層目の薄膜の屈折率ｎ０２が１．４５６である場合、第１層の膜厚ｄ０１＝５５，１２０（ｎｍ）となり、第２層の膜厚ｄ０２＝９６，１３１（ｎｍ）が得られることとなる。そして、上述のように第１層の膜厚を薄い側である５５ｎｍとし、第２層の膜厚を厚い側である１３１ｎｍとして決定することができる。
【００５２】
このように得られた第１層の膜厚をｄ０１とし、第２層の膜厚をｄ０２とする反射防止膜は、レンズ表面及び反射防止膜に対して垂直入射する光ビームに対しては、光の反射を防止して高い透過率を実現することができる。
【００５３】
しかしながら、このように得られた垂直入射に対して最適な透過率を有するように決定される通常のＡＲコート膜の場合、レンズ表面及び反射防止膜に対して垂直に対して角度を有して入射する光ビームに対しては、その透過率が低下することとなり、このＡＲコート膜が蒸着されるレンズが、例えば高ＮＡ単レンズのようなレンズ外周部における角度が大きなレンズである場合には、上述したように、このような垂直入射に対して最適な設計とされたＡＲコート膜を適応しても、意図した反射防止効果はでない。
【００５４】
次に、本発明が適用された反射防止膜付き対物レンズ（高ＮＡレンズ）に設けられる反射防止膜（ＡＲコート膜）の設計手順を図４を用いて説明する。図４は、上述のようなレンズ、第１層及び第２層の屈折率であった場合に、第１層の厚みを５４ｎｍとして固定し、第２層の厚みを１２７ｎｍを基準に変化させた場合の垂直入射に対して任意に決定された角度だけ傾斜した状態で入射した各光ビームの透過率を示すものである。尚、図４中横軸は、２層Ｖコートとされた反射防止膜の第２層の厚みを示し、縦軸は、第２層の厚みの変化に対するこの反射防止膜の透過率の変化を示すものである。また、図４中において、第２層の厚みは、垂直入射を前提とした場合の最適な設計値である膜厚１２７ｎｍで規格化されている。そして、この反射防止膜付き対物レンズは、例えば、次のような設計手順により第１層及び第２層の膜厚が決定されて形成される。
【００５５】
まず、設計波長λと、高屈折率材料からなる第１層の屈折率ｎ０１と、低屈折率材料からなる第２層の屈折率ｎ０２とから、上述のように垂直入射に対して最適な透過率を有するように決定される第１層及び第２層の膜厚ｄ０１，ｄ０２を算出して決定する。
【００５６】
次に、第１層の膜厚をこのｄ０１に固定した状態で、第２層の膜厚を変動した場合の反射防止膜に垂直入射する光ビームの透過率の変化を図４に示すように算出する。そして、同様に、第１層の膜厚を固定した状態で、第２層の膜厚を変動した場合の反射防止膜に所定の角度（例えば、２５ｄｅｇ、３０ｄｅｇ、４５ｄｅｇ、５０ｄｅｇ）で入射する光ビームの透過率の変化を図４に示すように算出する。図４において、横軸及び縦軸は、上述したとおりであり、Ｌ０は、垂直入射に対して０ｄｅｇ傾斜した入射角度（すなわち、垂直入射）にて対物レンズに入射する光ビームのこの反射防止膜の第２の膜厚を変化させた場合の透過率の変化を示し、Ｌ２５は、垂直入射に対して２５ｄｅｇ傾斜した入射角度にてレンズに入射する光ビームのこの反射防止膜の第２の膜厚を変化させた場合の透過率の変化を示し、Ｌ３０は、垂直入射に対して３０ｄｅｇ傾斜した入射角度にてレンズに入射する光ビームのこの反射防止膜の第２の膜厚を変化させた場合の透過率の変化を示し、Ｌ４５は、垂直入射に対して４５ｄｅｇ傾斜した入射角度にてレンズに入射する光ビームのこの反射防止膜の第２の膜厚を変化させた場合の透過率の変化を示し、Ｌ５０は、垂直入射に対して５０ｄｅｇ傾斜した入射角度にてレンズに入射する光ビームのこの反射防止膜の第２の膜厚を変化させた場合の透過率の変化を示す。
【００５７】
図４に示すように、上述の第２層の膜厚を変動するとともに、反射防止膜にそれぞれの角度で入射した場合の計算の結果は、反射防止膜に入射する光ビームの入射角を変更した場合でも、第２層の膜厚を変化させれば透過率の低下を防ぐことが可能であることを示している。
【００５８】
すなわち、本発明が適用された反射防止膜付き対物レンズは、その反射防止膜が、透過率の低下が予測される外周部であるレンズ瞳位置の入射角に対し、第１層の膜厚は従来の条件を維持したまま、第２層の膜厚を上述の手順で算出することにより、レンズの透過率を向上させることを可能とし、さらに透過率分布の制御を可能とする。ここで、透過率分布の制御とは、例えば、レンズ外周部の透過率を向上させるように制御することによりＲＩＭ強度を向上させることを意味するものである。尚、ＲＩＭ強度とは、中心部（光軸）の光強度に対する外周部の光強度の比（強度比）である。
【００５９】
また、上述の図４に対応して、各入射角度の光ビームに対し透過率のピークを最大にする第２層の膜厚を算出した結果を表３に示す。また、表３には、算出された光軸方向の第２層の膜厚、及び固定された光軸方向の第１層の膜厚とともに、透過率を最大にするときのピーク高さと、基準とした垂直入射に対して最適な透過率となる際の第２層の膜厚に対する算出された第２層の膜厚の比を示す膜厚比とを示す。
【００６０】
【表３】
2008276836.tif 000006
【００６１】
以上のように決定された反射防止膜を有する対物レンズは、垂直入射に対して最適な透過率を有するように決定される２層Ｖコートの反射防止膜の第１層及び第２層の膜厚、位相差等に対し、上述した式（２）に示すような範囲で決定される位相差に応じた第１層及び第２層の膜厚が決定されるものであり、レンズ中央部の透過率に対し、外周部の透過率が低下しないようにすることができ、さらには、レンズ中央部の透過率に対し、外周部の透過率を向上させるようにすることができる。
【００６２】
そして、このような本発明が適用された反射防止膜付き対物レンズは、レンズ中央部の透過率に対し、外周部の透過率が低下しないように又は向上させるようにすることにより、瞳全体の積算透過率についても、上述した垂直入射に対して最適な透過率を有する反射防止膜では、９０．４％であり、反射防止膜を有さない場合では、８９．６％であったのに対し、例えば後述のような実施例１，２で説明するような膜厚とされた反射防止膜であるように構成することで、９５％程度まで引き上げることを実現し、さらに、ＲＩＭ強度についても、最適な透過率を有する反射防止膜では、９０％程度であり、反射防止膜を有さない場合では、９５％程度以上であるのに対し、例えば後述のような実施例１，２で説明するような膜厚とされた反射防止膜であるように構成することで、９５％程度以上に制御することを実現する。
【００６３】
このように、本発明が適用された反射防止膜付き対物レンズ５は、光軸方向に略均一の厚みで該レンズ表面に設けられる第１層と、この第１層の構成材料の屈折率に比べて低い屈折率を有する構成材料により光軸方向に略均一の厚みで第１層上に設けられる第２層とからなる反射防止膜を有し、積算透過率が９５％以上程度で、ＲＩＭ強度が９５％以上程度であることから、透過率が低下することによる光学系全体のカップリング効率の低下、及びＲＩＭ強度が低下することによる光ディスク上のスポット径が大きくなりクロストーク等の発生による悪影響等を防止することができる。
【００６４】
すなわち、本発明が適用された光学素子としての反射防止膜付きレンズは、光軸方向に略均一の厚みで設けられる第１層７ａと、この第１層７ａよりも屈折率の低い材料により光軸方向に略均一の厚みで第１層７ａ上に設けられる第２層７ｂとからなる反射防止膜７を有し、この反射防止膜７の第１層７ａ、第２層７ｂそれぞれの屈折率及び厚みと、該レンズに入射する光ビームの波長とにより決定される位相差が上述した式（２）に示すような所定の関係を満たすように構成されていることにより、このレンズの外周部において光の入射角が大きい場合、例えばＮＡ０．４程度以上の場合にも、光の透過率を良好にすることができ、当該レンズを光ピックアップの集光光学系を構成するレンズに用いた場合の光の利用効率を高めることを実現する。
【００６５】
このように、本発明が適用された反射防止膜付きレンズを構成する反射防止膜７は、集光光学系６の光路中に配置され反射防止膜を有する対物レンズ５、カップリングレンズ４等のレンズ（光学素子）であってその外周部の入射角が大きいレンズに対しても、良好な透過率を実現できる高ＮＡ単レンズ用のＡＲコート膜であり、これを対物レンズ５、カップリングレンズ４等に設けることにより、当該レンズの光の透過率を良好にでき、この反射防止膜が設けられた対物レンズ、カップリングレンズ等のレンズを光学系内に配置した光ピックアップ１及び光ディスク装置のカップリング効率（光利用効率）を高めることができる。
【００６６】
尚、以下に具体的数値を挙げて本発明を適用した光ピックアップ装置を構成する対物レンズの実施例１〜２について説明する。
【００６７】
「実施例１」
実施例１の反射防止膜の第２層の膜厚は、垂直入射時の最適膜厚の１．２倍で、対物レンズ瞳内の強度分布をほぼ均一にすることを狙ったものである。設計波長、開口数及びレンズ材料の屈折率は、上述したのと同様であり、それぞれ６６０（ｎｍ），０．６，１．５４０である。このように構成された反射防止膜が設けられた対物レンズに対し、ＮＡ＝０から０．６までの間を０．１刻みに単光線追跡し、それぞれの光線が第１面及び第２面に入射・出射する角度等をまとめ、さらに、垂直入射で透過率が最大となる２層Ｖコートの反射防止膜の厚みが、図３に示す蒸着モデルに従って成膜された場合の、第１層、第２層の各点での透過率を計算した結果を表４及び表５に示す。表４は、第１面である入射側の面についての結果であり、表５は、第２面である出射側の面についての結果である。尚、表４及び表５中において、「第１層膜厚」及び「第２層膜厚」は、それぞれ、第１層及び第２層のその位置における法線方向の膜厚を示すものである。また、「面積比」は、ＮＡ＝０〜０．６までを０．１刻みに輪帯状に分割し、光軸に直交する平面上の、有効瞳の面積に対するそれぞれ輪帯部分の面積の比を示すものである。
【００６８】
【表４】
2008276836.tif 000007
【００６９】
【表５】
2008276836.tif 000008
【００７０】
さらに、上述のような仕様（実施例１）で反射防止膜を構成した場合の、透過率分布のシミュレーションによる計算結果及び試作レンズの透過率分布の実際の測定結果を図５及び図６に示す。尚、図５及び図６中横軸は、瞳中心からの距離（瞳径）を示すものである。尚、有効瞳の瞳半径を１としたものである。また、縦軸は、その瞳径の位置における透過率を示すものである。また、図５及び図６中実線Ｌ１１，Ｌ１２は、実施例１の反射防止膜を構成した場合の瞳径と透過率との関係を示すものであり、破線ＬＪ１、実線ＬＪ２及び一点鎖線ＬＮ１、実線ＬＮ２は、これと比較するための比較例として上述した図１１及び図１２で説明したものと同様のものを併記したものである。
【００７１】
すなわち、図５は、表４及び表５で導かれた結果から、各場合の瞳径と透過率との関係を計算により算出した透過率分布のシミュレーション結果であり、図６は、表４及び表５に示す実施例１の２層ＶコートのＡＲ膜を図２に示す有限倍率のＤＶＤ用対物レンズに実際に適応した場合、及び上述の図１２と同様の場合の各場合の瞳径と透過率との関係を試作により計測した透過率分布の測定結果である。
【００７２】
図５に示すように、上述の仕様のようにＮＡが高くなり、入射角θが増加した場合にも、上述した図１１の場合とは異なり、レンズ外周部の透過率が低下することがない。また、図６に示すように、試作においても図５で説明した現象が発生することが確認できる。
【００７３】
「実施例２」
実施例２の反射防止膜の第２層の膜厚は、垂直入射時の最適膜厚の１．５倍で、対物レンズ瞳内最外周の強度を中央部に比べ向上させることを狙ったものである。設計波長、開口数及びレンズ材料の屈折率は、上述したのと同様であり、それぞれ６６０（ｎｍ），０．６，１．５４０である。このように構成された反射防止膜が設けられた対物レンズに対し、ＮＡ＝０から０．６までの間を０．１刻みに単光線追跡し、それぞれの光線が第１面及び第２面に入射・出射する角度等をまとめ、さらに、垂直入射で透過率が最大となる２層Ｖコートの反射防止膜の厚みが、図３に示す蒸着モデルに従って成膜された場合の、第１層、第２層の各点での透過率を計算した結果を表６及び表７に示す。表６は、第１面である入射側の面についての結果であり、表７は、第２面である出射側の面についての結果である。尚、表６及び表７中において、「ＮＡ」、「入射角」、「ｃｏｓθ」、「第１層膜厚」、「第２層膜厚」及び「面積比」については、上述した表４及び表５と同様である。
【００７４】
【表６】
2008276836.tif 000009
【００７５】
【表７】
2008276836.tif 000010
【００７６】
さらに、上述のような仕様（実施例２）で反射防止膜を構成した場合の、透過率分布のシミュレーションによる計算結果及び試作レンズの透過率分布の実際の測定結果を図７及び図８に示す。尚、図７及び図８中横軸は、瞳中心からの距離（瞳径）を示すものである。尚、有効瞳の瞳半径を１としたものである。また、縦軸は、その瞳径の位置における透過率を示すものである。また、図７及び図８中実線Ｌ２１，Ｌ２２は、実施例２の反射防止膜を構成した場合の瞳径と透過率との関係を示すものであり、破線ＬＪ１、実線ＬＪ２及び一点鎖線ＬＮ１、実線ＬＮ２は、これと比較するための比較例として上述した図１１及び図１２で説明したものと同様のものを併記したものである。
【００７７】
すなわち、図７は、表６及び表７で導かれた結果から、各場合の瞳径と透過率との関係を計算により算出した透過率分布のシミュレーション結果であり、図８は、表６及び表７に示す実施例２の２層ＶコートのＡＲ膜を図２に示す有限倍率のＤＶＤ用対物レンズに実際に適応した場合、及び上述の図１２と同様の場合の各場合の瞳径と透過率との関係を試作により計測した透過率分布の測定結果である。
【００７８】
図７に示すように、上述の仕様のようにＮＡが高くなり、入射角θが増加した場合にも、上述した図１１の場合とは異なり、レンズ外周部の透過率が低下することなく、さらに、ＲＩＭ強度についても適切な値となるように制御できることとなっている。また、図８に示すように、試作においても図７で説明した現象が発生することが確認できる。
【００７９】
以上のように構成された実施例１，２の対物レンズのシミュレーション結果及び試作による測定結果により得られた透過率及びＲＩＭ強度を、従来例の対物レンズ及びノンコートの対物レンズのシミュレーション結果及び試作による測定結果により得られた透過率及びＲＩＭ強度と比較した結果を図９及び図１０に示す。尚、図９及び図１０は、左側からノンコートの対物レンズ（図中においては「Ｎｏｎ」と記す。）、従来例の対物レンズ、実施例１の対物レンズ、実施例２の対物レンズのそれぞれの計算結果及び測定結果を示すものであり、それぞれの左側に計算結果を示し、右側に測定結果を示すものである。
【００８０】
実施例１，２の対物レンズは、図９に示すように、シミュレーションによる計算結果及び実際の測定結果ともに、従来の対物レンズやノンコートの対物レンズに比較して良好な透過率が得られる。
【００８１】
また、実施例１，２の対物レンズは、図１０に示すように、シミュレーションによる計算結果及び実際の測定結果ともに、従来の対物レンズに比較して良好なＲＩＭ強度が得られる。
【００８２】
そして、実施例１，２の対物レンズは、図９及び図１０に示すように、透過率とＲＩＭ強度とを総合的に判断して、従来の対物レンズやノンコートの対物レンズに比べて良好な結果が得られるとともに、ピックアップ全体やその光学系の特徴に合わせて所望の透過率とＲＩＭ強度とを簡易な構成で制御することを実現するものである。
【００８３】
以上のように、本発明を適用した反射防止膜付きレンズは、ＮＡ０．６以上程度のレンズにおいては上述の垂直入射に対する最適設計されたＡＲコート膜ではレンズ外周部の透過率の低下が問題となっていたのに対し、透過率の低下を防止でき反射防止効果が大きくすることができる。さらに具体的には、レンズの光軸に直交する面における有効径における面積比にして半分の位置の角度が大きい場合には、より高い効果が得られることとなる。
【００８４】
また、本発明を適用した反射防止膜付きレンズは、反射防止膜の各層の膜厚を、式（２）の範囲内に設定すれば、全面の透過率を最大にするように制御することや、最外周部の光量を落ちないように制御する設計が可能となり、光学系の性能及び要求に応じてレンズの適切な透過率、ＲＩＭ強度の設定及び制御を可能にする。
【００８５】
特に、最初の工程である第１層の成膜の条件をすべて固定し、第２層の膜厚だけ上記条件を守って変更する場合、垂直入射が前提の光学部品や、入射角が比較的小さいコリメータレンズ等の部品の反射防止膜等の部品と最終工程以外は全く同様の作業工程で生産できる。
【００８６】
さらに、第２層の膜厚を単レンズ最外周の入射角よりも大きい角度に対して透過率が最大になるように設計すれば、単レンズ内の透過率分布を制御することが可能となる。
【００８７】
例えば、光ピックアップの光学系において、カップリング効率（光の利用効率）を向上すると、ＲＩＭ強度（中心に対する外周部の強度比）が下がるため、この２つをバランスさせて、ＲＩＭの設計がなされるが、本発明である高ＮＡ単レンズ用反射防止膜を用いて、対物レンズの中心部透過率より外周部透過率を高くすれば、ＲＩＭ強度の低下を補正する機能が発生し、光ピックアップの光利用効率を向上させることが可能となる。
【００８８】
また、本発明が適用された光ピックアップ１及び光ディスク装置は、所定の波長の光ビームを出射する光源３と、光源３から出射された光ビームを光ディスクの信号記録面に導くとともに集光する集光光学系６を備え、光ディスク２に対して情報信号の記録及び／又は再生を行うものであり、集光光学系６を構成する光学素子としての対物レンズ５及び／又はカップリングレンズ４が、光軸方向に略均一の厚みで設けられる第１層と、この第１層よりも屈折率の低い材料により光軸方向に略均一の厚みで第１層上に設けられる第２層とからなる反射防止膜７を有し、この反射防止膜７の第１層、第２層７ａ，７ｂそれぞれの屈折率及び厚みと、対物レンズ５又はカップリングレンズ４に入射する光ビームの波長とにより決定される位相差が所定の関係を満たすように構成されていることにより、この対物レンズ５又はカップリングレンズ４の外周部において光の入射角が大きい場合にも、光の透過率を良好にすることができ、光学系全体の光利用効率を高めることを実現する。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明が適用された光ピックアップの光学系を示す光路図である。
【図２】光ピックアップを構成する対物レンズとこれに対する光線入射角及び出射角との関係を説明する図であり、（ａ）は、対物レンズの一構成例を示す断面図であり、（ｂ）は、入射角及び出射角とレンズ内を通過する光ビームとの角度を関係を示す図である。
【図３】光ピックアップを構成するレンズのレンズ表面に薄膜を形成する際の蒸着状態を説明する図であり、（ａ）は、レンズ表面及び薄膜の断面図であり、（ｂ）は、レンズ外周部における任意の位置の法線方向の膜厚を示す拡大図である。
【図４】本発明が適用された対物レンズに設けられる反射防止膜の第１層及び第２層の膜厚を決定するための図であり、垂直入射に対して最適な透過率が得られる各膜厚に対して第２層の膜厚を変化させた状態の各入射角度毎の透過率の変化を示す図である。
【図５】実施例１の対物レンズに設けられた反射防止膜による透過率分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】実施例１の対物レンズの試作レンズの透過率分布の測定結果を示す図である。
【図７】実施例２の対物レンズに設けられた反射防止膜による透過率分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図８】実施例２の対物レンズの試作レンズの透過率分布の測定結果を示す図である。
【図９】実施例１，２の対物レンズの透過率を、従来の反射防止膜付き対物レンズ及びノンコートの対物レンズの透過率と比較するための図である。
【図１０】実施例１，２の対物レンズのＲＩＭ強度を、従来の反射防止膜付き対物レンズ及びノンコートの対物レンズのＲＩＭ強度と比較するための図である。
【図１１】本発明を適用したレンズと比較するための従来例の対物レンズに設けられた反射防止膜による透過率分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】従来例の対物レンズの試作レンズの透過率分布の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００９０】
１  光ピックアップ、  ２  光ディスク、  ３  光源、  ４  カップリングレンズ、  ５  対物レンズ、  ６  集光光学系、  ７  反射防止膜
【図１】
2008276836.tif 000011
【図２】
2008276836.tif 000012
【図３】
2008276836.tif 000013
【図４】
2008276836.tif 000014
【図５】
2008276836.tif 000015
【図６】
2008276836.tif 000016
【図７】
2008276836.tif 000017
【図８】
2008276836.tif 000018
【図９】
2008276836.tif 000019
【図１０】
2008276836.tif 000020
【図１１】
2008276836.tif 000021
【図１２】
2008276836.tif 000022