(57)【要約】【課題】  光学素子の周辺部における反射率を抑制して透過率を向上させることができるようにする。【解決手段】  レンズ１２の曲面部表面に設けた誘電体膜１４の屈折率を曲面部の中央部から周辺部に向けて順次増大するように変化させる。【選択図】      図１
2005301132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定波長の光束の反射率を抑制して透過率を向上させるようにした誘電体膜付き光学素子であって、曲面部を有する光学素子と、この光学素子の曲面部表面に設けられ、当該曲面部の中央部から周辺部に向けて屈折率が順次増大するように変化する誘電体膜とからなることを特徴とする誘電体膜付き光学素子。
【請求項２】
前記誘電体膜は、少なくとも６層の誘電体膜を隣接する誘電体膜の屈折率が互いに異なるように積層して構成したものであることを特徴とする請求項１記載の誘電体膜付き光学素子。
【請求項３】
前記光学素子は、その周辺部における傾斜角度が３０°以上に設定されたものであることを特徴とする請求項１又は２記載の誘電体膜付き光学素子。
【請求項４】
前記光学素子の曲面部表面に入射された光束の出射角をθとしたとき、当該光学素子の曲面部に接する誘電体膜は、その屈折率が前記光学素子の中央部から周辺部に向けて１／ｃｏｓθに比例して増大するように変化するものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の誘電体膜付き光学素子。
【請求項５】
前記光学素子は、レンズ又はミラーであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の誘電体膜付き光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）やＣＤ（Compact Disc）などの光学記録媒体に記録されている情報の読み出しを行う光学ピックアップ装置などに用いられるレンズなどの誘電体膜付き光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＤＶＤやＣＤなどの光学記録媒体や光学記録媒体に記録されている情報の読み出しを行う光学ピックアップ装置などが汎用されている。この光学ピックアップ装置には、光学記録媒体の情報記録面に光束を集光させるためのレンズ（対物レンズ）を備えている。このようなレンズは、その表面に反射防止膜を構成する誘電体膜が形成され、レンズ表面における光束の反射率の増大を抑制して透過率を向上させるようになっている。
【０００３】
一方、光学記録媒体における記録密度の増大を目的として青色ＤＶＤ（波長４０５ｎｍ付近）が製品化されており、これまでの赤色ＤＶＤ（波長６５０ｎｍ付近）やＣＤ（波長７８０ｎｍ付近）などとの互換性を考慮した場合、短波長から長波長までの広波長帯域における光束の反射率の増大を抑制して透過率を向上させ得るようにしたレンズの出現が望まれている。
【０００４】
ところが、近年では、レンズの高ＮＡ化に伴って曲率が大きくなり、レンズ周辺部におけるレンズ表面の傾斜角度が大きくなっていることから、光軸に平行な光束をレンズに入射した場合にレンズ周辺部での入射角（光束の進行方向とレンズ表面における法線とのなす角）が増大し、その結果として出射角が増大することから、６５０ｎｍ付近や７８０ｎｍ付近などの長波長側での反射率が著しく大きくなって透過率が低下することが問題となっている。
【０００５】
このため、所定波長の光束の反射率の増大を抑制して透過率を向上させるべくレンズの中央部から周辺部に向けて誘電体膜の厚みを段階的に厚くすることが提案されている（例えば、特許文献１）。このように構成された誘電体膜付きレンズでは、レンズ周辺部における反射率の増大が抑制され、透過率を向上させることができるなどの利点を有している。
【特許文献１】特開平１０―１６０９０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、真空蒸着などの従来の薄膜形成技術によりレンズ表面に誘電体膜を形成する場合、レンズ表面の傾斜角度の関係で中央部に比べて周辺部での厚みが薄くなり易いことから、周辺部の厚みを中央部に比べて増大させることは技術的に困難となり、量産性に欠けるという問題がある。なお、上述の周辺部での反射率が増大するという問題は光学素子であるレンズにだけ生じるものではなく、プロジェクタに用いるミラー（曲面ミラー）などの他の光学素子においても生じ得るものである。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、光学素子の周辺部における反射率を抑制して透過率を向上させることができる製作の容易な構造の誘電体膜付き光学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、所定波長の光束の反射率を抑制して透過率を向上させるようにした誘電体膜付き光学素子であって、曲面部を有する光学素子と、この光学素子の曲面部表面に設けられ、当該曲面部の中央部から周辺部に向けて屈折率が順次増大するように変化する誘電体膜とからなることを特徴としている。
【０００９】
また、請求項２の発明は、請求項１に係るものにおいて、前記誘電体膜が、少なくとも６層の誘電体膜を隣接する誘電体膜の屈折率が互いに異なるように積層して構成したものであることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項３の発明は、請求項１又は２に係るものにおいて、前記光学素子が、その周辺部における傾斜角度を３０°以上に設定したものであることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかに係るものにおいて、前記光学素子の表面に入射された光束の出射角をθとしたとき、当該光学素子に接する誘電体膜が、その屈折率が前記光学素子の中央部から周辺部に向けて１／ｃｏｓθに比例して増大するように変化するものであることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかに係るものにおいて、前記光学素子が、レンズ又はミラーであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、光学素子の曲面部表面に設けられた誘電体膜の屈折率が曲面部の中央部から周辺部に向けて順次増大するように構成されているので、光学素子の周辺部において実効的な光学膜厚が薄くなるのを抑制することができる結果、光学素子の周辺部における所定波長の光束の反射率の増大を効果的に抑制することができ、透過率を向上させることができる。また、周辺部の誘電体膜の膜厚を中央部に比べて厚くする必要がないことから、その製作が容易となる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、誘電体膜が少なくとも６層の誘電体膜を隣接する誘電体膜の屈折率が互いに異なるように積層して構成されているので、広波長帯域における反射率の増大を抑制して透過率を向上させることができる結果、種々の光学記録媒体に対応し得る互換性に優れたものとすることができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、光学素子の周辺部における傾斜角度が３０°以上に設定されているので、光学素子の周辺部における反射率の増大を効果的に抑制することができ、透過率を向上させることができる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、光学素子の曲面部に接する誘電体膜の屈折率が光学素子の曲面部の中央部から周辺部に向けて１／ｃｏｓθに比例して増大するようにされているので、光学素子の周辺部において実効的な光学膜厚が薄くなるのを効果的に抑制することができる結果、光学素子の周辺部における反射率の増大を効果的に抑制することができ、透過率を向上させることができる。
【００１７】
請求項５の発明によれば、光学素子がレンズの場合であってもミラーの場合であっても、光学素子の周辺部において実効的な光学膜厚が薄くなるのを抑制することができる結果、光学素子の周辺部における反射率の増大を効果的に抑制することができ、透過率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係る誘電体膜付き光学素子の構成を原理的に説明するための断面図である。この図において、誘電体膜付き光学素子１０は、光学素子であるレンズ（レンズ本体）１２と、レンズ１２の互いに対向する曲面部表面に設けられた反射防止膜を構成する誘電体膜１４とから構成されたものである。なお、この誘電体膜付き光学素子１０は、例えば、ＤＶＤやＣＤなどの光学記録媒体に記録されている信号の読み出しを行う光学ピックアップ装置の対物レンズとして用いられるものである。
【００１９】
レンズ１２は、ガラス材料や透明合成樹脂材料などで構成されたものであり、本実施形態では、光束の入射側となる一方の表面１８と、光束の出射側となる他方の表面２０とが、共に同一の曲率を有する凸状の曲面部となるように構成されたものである。
【００２０】
誘電体膜１４は、レンズ１２を構成する材料とは異なる屈折率を有する材料（例えば、ＬａＡｌ３Ｏ６、ＭｇＦ２など）を真空蒸着やスパッタリングなどの薄膜形成技術を用いて形成したものであり、その屈折率をレンズ１２の中央部（中心部）から周辺部に向けて連続的又は段階的に順次大きくなるように変化させたものである。本実施形態では、誘電体膜１４の物理膜厚はレンズ１２の中央部から周辺部にかけて略均一となるようにしている。
【００２１】
なお、本実施形態では、レンズ１２の一方の表面１８と他方の表面２０とが同一の曲率を有する曲面部とされているため、誘電体膜１４は各表面とも屈折率が中央部から周辺部に向けて略同一の割合で変化するように形成されている。
【００２２】
このように、本発明では、反射防止膜を構成する誘電体膜１４を、その屈折率がレンズ１２の中央部から周辺部に向けて順次大きくなるように変化させているので、レンズ１２の周辺部における光束の反射率の増大を効果的に抑制して透過率を向上させることができる。このように、誘電体膜１４の屈折率をレンズ１２の曲面部における中央部から周辺部に向けて順次大きくなるように変化させることにより反射率の増大が抑制されるのは、次のような理由による。
【００２３】
すなわち、レンズ１２に光軸に平行な光束が入射する場合、通常はレンズ１２の中心部に入射する所定波長の光束に対して反射率が最も小さくなるように誘電体膜の光学膜厚ｎｄ（ｎ：誘電体膜の屈折率、ｄ：誘電体膜の物理膜厚）が設定されている。ところが、レンズ１２の中央部から周辺部に向かうにしたがって光束の入射角が大きくなる結果、その出射角が大きくなることから、レンズ１２の周辺部では誘電体膜１４の実効的な光学膜厚が薄くなり、レンズ１２の表面における反射光の位相がレンズ１２の表面と誘電体膜１４の表面における反射光を打ち消し合うための条件からずれてしまい、レンズ１２の周辺部における反射率が中央部における反射率よりも大きくなる。
【００２４】
このため、本発明に係る誘電体膜付き光学素子１０では、レンズ１２の中央部から周辺部に向かうにしたがって誘電体膜１４の屈折率を大きくして実効的な光学膜厚ｎｄが薄くならないようにすることで、位相条件のずれを抑制している。これにより、レンズ１２の周辺部における光束の反射率の増大を効果的に抑制することができ、透過率を向上させることができる。
【００２５】
図２は、このことをより詳細に説明するための誘電体膜付き光学素子１０の要部を模式的に示す図である。すなわち、誘電体膜１４の表面で反射する光束ＬＭに対し、レンズ１２の表面で反射する光束ＬＬ（ＬＬ（１），ＬＬ（２））の位相条件のずれを生じさせる原因となる誘電体膜１４内部における光路長Δ（太線で示す入射側の光路長と反射側の光路長とを加算した長さ）は、誘電体膜１４の物理膜厚をｄとし、レンズ１２の表面で反射する光束ＬＬの反射角をθとすると、Δ＝２ｄｃｏｓθ（式１）で表わされることになる。
【００２６】
この式１から明らかであり、図２にも明瞭に示されているように、位相条件のずれを生じさせる原因となる誘電体膜１４内部における光路長Δは、反射角θが小さい場合（θ１）よりも反射角θが大きい場合（θ２）の方が短くなる。このため、レンズ１２の中央部から周辺部に向かうにしたがって光軸に平行な光束に対する反射角θが大きくなることにより、位相条件のずれを生じさせる原因となる光路長Δがレンズ１２の中心部で入射される場合の光路長よりも短くなって誘電体膜１４の実効的な物理膜厚ｄが薄くなる結果、レンズ１２の周辺部にいくほど反射率が増大することになる。
【００２７】
すなわち、反射角θが小さい場合（θ１）よりも反射角θが大きい場合（θ２）の方が誘電体膜１４の実効的な物理膜厚ｄが薄くなる結果、誘電体膜１４の実効的な光学膜厚（ｎｄ）が薄くなる。このため、本発明では、誘電体膜１４の屈折率ｎをレンズ１２の中央部から周辺部に向けて順次大きくなるように変化させることにより誘電体膜１４の実効的な光学膜厚（ｎｄ）が薄くなるのを阻止し、これによりレンズ１２の中央部から周辺部に向かうにしたがって光束の反射率が増大し、透過率が低下するのを抑制している。
【００２８】
ここで、反射光を打ち消し合うための位相条件のずれを生じさせる原因となる誘電体膜１４内部の光路長Δは、上記式１に示すΔ＝２ｄｃｏｓθで表わされることから明らかなように、誘電体膜１４の実効的な光学膜厚（ｎｄ）は、中央部から周辺部に向かうにしたがってｃｏｓθに比例して減少することになる。このため、誘電体膜１４は、その屈折率がレンズ１２の中央部から周辺部に向けて１／ｃｏｓθに比例して増大するように形成されていることが好ましい。
【００２９】
なお、レンズ１２の表面に接して設けられた誘電体膜１４が複数の誘電体膜を互いに隣接する誘電体膜の屈折率が互いに異なるように積層して構成したものである場合では、互いに隣接する誘電体膜間においても上述したレンズ１２と誘電体膜１４間の関係が生じることになる。すなわち、積層された互いに隣接する誘電体膜のうち、下層の誘電体膜の表面に入射した光束の出射角をθとしたとき、上層の誘電体膜は、その屈折率がレンズ１２の中央部から周辺部に向けて１／ｃｏｓθに比例して増大するように形成されていることが好ましい。
【００３０】
図３は、本発明に係る誘電体膜付き光学素子１０の作成に用いる真空蒸着装置の概略構成図である。この図において、真空蒸着装置３０は、回転対称なレンズ１２をその対称軸を中心に回転させ、対称軸から離間した周縁に近い位置に蒸着源を配置してレンズ１２の表面に成膜させるようにしたもので、真空槽３２と、真空槽３２の天井に支持軸体３４により回転可能に支持された平板状の第１の回転板３６と、この第１の回転板３６の周辺部に回転可能に支持され、面上の周辺に沿って複数のレンズ１２を取り付けるようにした平板状の複数の第２の回転板３８と、真空槽３２の一方側部寄りの下方位置に配設された蒸着源としての蒸着材料を蒸発させるための坩堝４０と、真空槽３２の他方側部に位置する第２の回転板３８の直下に配設された平板状のマスク体４２とを備えている。
【００３１】
真空槽３２は、誘電体膜付き光学素子１０を作成するときに図略の真空源により内部の空気が排出されて所定の真空度に設定されるものである。第１の回転板３６は、真空槽３２の外部に配設された図略の回転駆動源により支持軸体３４が回転駆動されることにより、水平面内において回転可能に構成されたものである。本実施形態では、第１の回転板３６は、回転半径が５００ｍｍに設定され、回転速度が１０ｒｐｍに設定されている。
【００３２】
第２の回転板３８は、周辺に沿って等間隔に形成された図略の取り付け孔にレンズ１２が配設されるもので、第１の回転板３６の周辺に等間隔で配設されると共に（図では便宜的に対向位置の２つのみを示している。）、第１の回転板３６周辺の鉛直方向に伸びる支持体４４に対して垂直方向に取り付けられた回転軸体４６に一体に設けられたものである。これにより、第２の回転板３８は、周辺にレンズ１２が配設された状態で回転軸体４４が図略の回転駆動源により回転駆動されることで、略鉛直方向となる面内において回転することになる。本実施形態では、第２の回転板３８は、回転半径が５０ｍｍに設定され、回転速度が１００ｒｐｍに設定されている。
【００３３】
坩堝４０は、内部に充填された蒸着材料を加熱することで真空槽３２内の上方に飛散させ、蒸発した材料をレンズ１２の表面に付着させるものである。マスク体４２は、図４に示すように、金属円板（φ３００ｍｍ）の半部により構成され、弦側に半円状の切り欠き部４８が形成されたものであり、真空槽３０内の図示左方側の略半部に位置する第２の回転板３８に取り付けられているレンズ１２に対しては、坩堝４０から蒸発した蒸着材料を切り欠き部４８を介して飛散させることで、真空槽３０内の図示右方側の略半部に位置する第２の回転板３８に取り付けられているレンズ１２に対するよりも付着量を低減させるものである。
【００３４】
このように構成された真空蒸着装置３０において、第２の回転板３８にレンズ１２がセットされた状態で真空槽３０内を真空状態にすると共に、第１の回転体３６と第２の回転板３８とを回転させて坩堝４０内の蒸着材料を蒸発させると、第２の回転板３８にセットされたレンズ１２の表面に誘電体膜１４が中央部から周辺部にわたって略均一な膜厚で付着することになる。このとき、第１の回転体３６の回転速度、第２の回転板３８の回転速度や傾き角度、坩堝４０内の蒸着材料の加熱温度や蒸発時間などを調節することにより、レンズ１２の表面に付着する誘電体膜１４の膜厚を調節することができる。また、マスク体４２のレンズ１２に対する相対位置を変えたり、切り欠き部４８の大きさを変えたりすることによっても、レンズ１２の表面に付着する誘電体膜１４の膜厚を調節することができる。
【００３５】
このように構成された真空蒸着装置３０を用いてレンズ１２の表面に誘電体膜１４を付着させると、その付着された誘電体膜１４の密度が中央部に近くなるほど疎となると共に、周辺部に近くなるほど密となり、これにより中央部から周辺部に向かうにしたがって誘電体膜１４の屈折率が順次大きくなる。このように、誘電体膜１４の密度が中央部に近くなるほど疎となり周辺部に近くなるほど密となるのは、レンズ１２の表面が曲面となっているため、中央部に近いほど蒸着材料の飛散方向と向き合う割合が減少するのに対し、周辺部に近いほど蒸着材料の飛散方向と向き合う割合が増えることに起因しているものと考えられる。すなわち、蒸着材料（蒸着物質）はレンズ１２の中央部（頂点部）側では入射角度が大きくなり、周辺部側では入射角度が小さくなるため、中央部から周辺部に向けて緻密度が順次上昇するものと考えられる。
【００３６】
なお、真空蒸着装置３０においては、レンズ１２の一方の表面１８に誘電体膜１４が付着されると、レンズ１２の他方の表面２０が第２の回転板３８面に露出するようにレンズ１２が取り付けられ、他方の表面２０にも一方の表面１８と同様の方法で誘電体膜１４が付着されることになる。
【００３７】
図５は、図３に示す真空蒸着装置３０を用いてＬａＴｉＯ３からなる誘電体膜１４をレンズ１２の表面に設けた場合の屈折率の実測値を示す図である。ここで、横軸はレンズ１２の中央部と周辺部との間の位置をレンズ表面の傾斜角度で示し、縦軸は屈折率計で測定した誘電体膜１４の屈折率を示している。なお、レンズ表面の傾斜角度は、図６に示すように、レンズ表面のある点をＰとしたとき、この点Ｐを通る接線ＳＮと、レンズ１２の中心部を通る光軸Ｌと直交する接線Ｓとのなす角αで示すものである。この図５から明らかなように、レンズ１２の中央部（傾斜角度０°）から周辺部（傾斜角度６０°）に向かうにしたがって屈折率が増大している。
【００３８】
このように、レンズ１２の中央部から周辺部に向けて誘電体膜１４の屈折率を増大させることにより、誘電体膜１４の実効的な光学膜厚（ｎｄ）が薄くなるのが阻止され、反射率計により実測した結果においてもレンズ１２の中央部から周辺部に向かうにしたがって光束の反射率の増大が抑制され、透過率が向上していることが確認されている。
【００３９】
なお、図７は、図３に示す真空蒸着装置３０内のマスク体４２を取り除き、他はすべて同一の条件でレンズ１２の表面に誘電体膜１４を設けた場合の屈折率の実測値を示す図である。この図７から明らかなように、マスク体４２を用いない場合には、レンズ１２の中央部から周辺部に向けての屈折率の変化割合がマスク体４２を用いる場合よりも小さくなっている。このことから、マスク体４２により屈折率の変化割合を調節することができることが明らかである。ただし、本実施形態では、図５及び図７の曲線から明らかなように、屈折率の変化は１／ｃｏｓθに比例するものではないが、レンズ１２の中央部から周辺部に向けて屈折率が増大することで光学膜厚ｎｄの減少が抑制されることから、周辺部での反射率が抑制され、透過率が向上していることはいうまでもない。
【００４０】
以上のように、上記実施形態では、誘電体膜１４は一層のみで構成されたものを例として説明しているが、短波長から長波長までの広波長帯域における反射率の増大を抑制して透過率を向上させることが好ましいことから、誘電体膜１４は実際的には複数の誘電体膜を隣接する誘電体膜の屈折率が互いに異なる配列となるように積層して構成されることになる。なお、複数の誘電体膜を積層する場合でも、各層の誘電体膜はいずれも上述と同様の方法でレンズ１２の表面に付与されることになる。
【００４１】
図８は、上述の真空蒸着装置３０を用い、レンズ１２（図１）の表面に７層からなる誘電体膜１４（図１）を付与した場合の本発明に係る誘電体膜付き光学素子１０（図１）の波長対反射率特性を示す図である。図８の（ａ）乃至（ｇ）は、それぞれレンズ表面の傾斜角度０°、１０°、２０°、３０°、４０°、５０°及び６０°の各位置における波長対反射率特性を示すもので、横軸は光束の波長（ｎｍ）を示し、縦軸は各傾斜角度における反射率（％）を示している。ここで、レンズ１２は、一般的なガラス組成材料で構成したものであり、誘電体膜１４は、ＬａＴｉＯ３、ＬａＡｌ３Ｏ６及びＭｇＦ２の３種類の材料を下記の表１に示す順序で積層して構成したものである。
【００４２】
【表１】
2005301132.tif 000003
【００４３】
この表１に示す誘電体膜の設けられた誘電体膜付き光学素子において、レンズ１２は屈折率が１.５２のものである。また、ＬａＴｉＯ３は、表１に示すように、レンズ１２の中央部（傾斜角度０°）での屈折率が１.７８となり、周辺部（傾斜角度６０°）での屈折率が２.００となるようにし、中央部から周辺部に向けて屈折率が順次増大するようにしたものである。また、ＬａＡｌ３Ｏ６は、表１に示すように、レンズ１２の中央部（傾斜角度０°）での屈折率が１.６５となり、周辺部（傾斜角度６０°）での屈折率が１.７７となるようにし、中央部から周辺部に向けて屈折率が順次増大するようにしたものである。
【００４４】
また、ＭｇＦ２は、表１に示すように、レンズ１２の中央部（傾斜角度０°）での屈折率が１.３０となり、周辺部（傾斜角度６０°）での屈折率が１.３９となるようにし、中央部から周辺部に向けて屈折率が順次増大するようにしたものである。なお、各層の誘電体膜の物理膜厚は、表１に示す値に設定されると共に、中央部から周辺部にわたって略同一の値になるようにし、各層の誘電体膜の光学膜厚は、表１に示す値に設定されると共に、中央部から周辺部にわたって略同一の値になるようにしている。
【００４５】
図９は、図８に示す本発明に係る誘電体膜付き光学素子１０と対比するため、従来の真空蒸着装置を用いてレンズの表面に７層からなる誘電体膜を設けた従来例の誘電体膜付き光学素子の波長対反射率特性を示す図である。図９の（ａ）乃至（ｇ）は、それぞれ図８の（ａ）乃至（ｇ）に対応し、レンズ表面の傾斜角度０°、１０°、２０°、３０°、４０°、５０°及び６０°の各位置における波長対反射率特性を示すもので、横軸は光束の波長（ｎｍ）を示し、縦軸は各傾斜角度における反射率（％）を示している。ここで、レンズ及び誘電体膜の材料は本発明に係るものと同一のものであり、本発明と同様に下記の表２に示す順序で積層して構成したものである。
【００４６】
【表２】
2005301132.tif 000004
【００４７】
なお、従来例の誘電体膜付き光学素子は、各層の誘電体膜の物理膜厚が表２に示す値に設定されると共に、レンズの中央部から周辺部にかけて略同一の値となるようにし、各層の誘電体膜の屈折率が表２に示す値に設定されると共に、レンズの中央部から周辺部にかけて略同一の値となるようにしたものである。また、従来の真空蒸着装置は、図１０に示すように、真空槽５０と、真空槽５０の天井に支持軸体５２により回転可能に支持された椀状の回転板５４と、真空槽５０の一方側部寄りの下方位置に配設された蒸着材料を蒸発させるための坩堝５６とから構成されたもので、回転板５４の内面に複数のレンズ５８を取り付けた状態で回転板５４を回転させながら坩堝５６から蒸発する蒸着材料をレンズ５８の表面に付着させるようにしたものである。
【００４８】
これら図８及び図９に示す波長対反射率特性から明らかなように、本発明に係る誘電体膜付き光学素子の図８（ａ）に示すレンズ表面の傾斜角度０°の位置では３６０ｎｍ付近から７７０ｎｍ付近までの広波長帯域において反射率が低い値を示しており、図９（ａ）に示す従来例のものでも本発明のものと同様の特性を示している。
【００４９】
ところが、本発明に係る誘電体膜付き光学素子の図８（ｂ）に示す傾斜角度１０°の位置では３６０ｎｍ付近から７７０ｎｍ付近までの広波長帯域において反射率が低い値を示しているのに対し、図９（ｂ）に示す従来例のものでは波長が７５０ｎｍを超えると反射率が大きくなる傾向にある。また、本発明に係る誘電体膜付き光学素子の図８（ｃ）に示す傾斜角度２０°の位置では３６０ｎｍ付近から７７０ｎｍ付近までの広波長帯域において反射率が低い値を示しているのに対し、図９（ｃ）に示す従来例のものでは波長が７５０ｎｍを超えると反射率が傾斜角度１０°の位置より大きくなる傾向にある。
【００５０】
また、本発明に係る誘電体膜付き光学素子の図８（ｄ）に示す傾斜角度３０°の位置で波長が７５０ｎｍを超えると反射率が若干大きくなる傾向にあるのに対し、図９（ｄ）に示す従来例のものでは波長が７３０ｎｍ付近を超えると反射率がかなり大きくなる傾向にある。また、本発明に係る誘電体膜付き光学素子の図８（ｅ）に示す傾斜角度４０°の位置では波長が７５０ｎｍを超えると反射率の大きくなる割合が傾斜角度３０°の位置に比べて少し増加する傾向にあるのに対し、図９（ｅ）に示す従来例のものでは波長が７００ｎｍを超えると反射率が顕著に大きくなる傾向にある。
【００５１】
また、本発明に係る誘電体膜付き光学素子の図８（ｆ）に示す傾斜角度５０°の位置では波長が７３０ｎｍ付近を超えると反射率の大きくなる割合が傾斜角度４０°の位置に比べて増加する傾向にあるのに対し、図９（ｆ）に示す従来例のものでは波長が６７０ｎｍ付近を超えると反射率が顕著に大きくなる傾向にある。さらに、本発明に係る誘電体膜付き光学素子の図８（ｇ）に示す傾斜角度６０°の位置では波長が７３０ｎｍ付近を超えると反射率の大きくなる割合が傾斜角度５０°の位置に比べて増加する傾向にあるのに対し、従来例のものでは波長が６６０ｎｍ付近を超えると反射率が顕著に大きくなる傾向にある。
【００５２】
これらの事実から、本発明に係る誘電体膜付き光学素子１０（図１）では、中央部から周辺部に向むけて誘電体膜の屈折率が順次増大されることで、従来例のものに比べて周辺部における反射率の増加が効果的に抑制され、透過率が向上していることが明らかである。特に、レンズ表面の傾斜角度が３０°以上ある位置では広波長帯域において反射率の増加を抑制する作用が顕著となり、透過率を著しく向上させることができる。すなわち、周辺部における傾斜角度を３０°以上に設定したレンズでは、周辺部における反射率の増加を抑制する作用が顕著となり、透過率を著しく向上させることができることになる。
【００５３】
また、上記実施形態のように、レンズ１２の表面に設けた誘電体膜１４が７層の誘電体膜からなる場合では、図８に示す波長対反射率特性からも明らかなように、短波長（波長４０５ｎｍ付近）から長波長（波長７８０ｎｍ付近）までの広波長帯域における反射率の増大を抑制して透過率を向上させることができる結果、種々の光学記録媒体に対応し得る互換性に優れたものとなる。
【００５４】
図１１は、上述の真空蒸着装置３０を用い、レンズ１２（図１）の表面に６層からなる誘電体膜１４（図１）を設けた場合の本発明に係る誘電体膜付き光学素子１０（図１）の波長対反射率特性を示す図である。図中の実線は、レンズ表面の傾斜角度０°の位置における波長対反射率特性を示しており、図中の鎖線は、レンズ表面の傾斜角度６０°の位置における波長対反射率特性を示している。ここで、レンズ１２は、上述の７層の場合と同じガラス組成材料で構成したものであり、誘電体膜１４は、上述の７層の場合と同じＬａＴｉＯ３、ＬａＡｌ３Ｏ６及びＭｇＦ２の３種類の材料を下記の表３に示す順序で積層して構成したものである。
【００５５】
【表３】
2005301132.tif 000005
【００５６】
この表３に示す誘電体膜を設けた誘電体膜付き光学素子において、レンズ１２は屈折率が１.５２のものである。また、ＬａＴｉＯ３は、レンズ１２の中央部（傾斜角度０°）での屈折率が１.７８となり、周辺部（傾斜角度６０°）での屈折率が２.００となるようにし、中央部から周辺部に向けて屈折率が順次増大するようにしたものであり、ＬａＡｌ３Ｏ６は、レンズ１２の中央部（傾斜角度０°）での屈折率が１.６５となり、周辺部（傾斜角度６０°）での屈折率が１.７７となるようにし、中央部から周辺部に向けて屈折率が順次増大するようにしたものである。
【００５７】
また、ＭｇＦ２は、レンズ１２の中央部（傾斜角度０°）での屈折率が１.３０となり、周辺部（傾斜角度６０°）での屈折率が１.３９となるようにし、中央部から周辺部に向けて屈折率が順次増大するようにしたものである。なお、各層の誘電体膜の物理膜厚は、中央部から周辺部にわたって略同一の値になるようにし、各層の誘電体膜の光学膜厚は、表３の右欄に示す値に設定されると共に、中央部から周辺部にわたって略同一の値になるようにしている。
【００５８】
図１２は、図１１に示す本発明に係る誘電体膜付き光学素子１０と対比するため、従来の真空蒸着装置を用いてレンズの表面に６層からなる誘電体膜を積層させた従来例の誘電体膜付き光学素子の波長対反射率特性を示す図である。図中の実線は、レンズ表面の傾斜角度０°の位置における波長対反射率特性を示しており、図中の鎖線は、レンズ表面の傾斜角度６０°の位置における波長対反射率特性を示している。ここで、レンズ及び誘電体膜の材料は本発明に係るものと同一のものであり、誘電体膜の積層の順序も本発明に係るものと同一である。
【００５９】
なお、この従来例の誘電体膜付き光学素子は、上述の７層からなる誘電体膜の場合と同様に、各層の誘電体膜の物理膜厚がレンズの中央部から周辺部にかけて略同一の値となるようにし、各層の誘電体膜の屈折率がレンズの中央部から周辺部にかけて略同一の値となるように構成されたものである。
【００６０】
これら図１１及び図１２に示す波長対反射率特性から明らかなように、本発明に係る誘電体膜付き光学素子の図１１の実線で示す傾斜角度０°の位置では４００ｎｍ付近から７５０ｎｍ付近までの広波長帯域において反射率が低い値を示しており、図１２の実線で示す従来例のものでも本発明のものと同様の特性を示している。ところが、本発明に係る誘電体膜付き光学素子の図１１の鎖線で示す傾斜角度６０°の位置では３５０ｎｍ付近から７３０ｎｍ付近までの広波長帯域において反射率が低い値を示しているのに対し、図１２の鎖線で示す従来例では波長が６５０ｎｍを超えると反射率が著しく大きくなる傾向にある。
【００６１】
これらの事実から、本発明に係る誘電体膜付き光学素子１０（図１）では、誘電体膜１４が６層の誘電体膜からなる場合でも、中央部から周辺部に向けて誘電体膜の屈折率が順次増大されることで、従来例のものに比べて周辺部における反射率の増加が効果的に抑制され、透過率が向上していることが明らかである。なお、図示はしていないが、誘電体膜が６層からなる場合でも、レンズ表面の傾斜角度が３０°以上ある場合に広波長帯域において反射率の増加を抑制する作用が顕著となり、透過率を著しく向上させることができることを確認している。すなわち、周辺部における傾斜角度を３０°以上に設定したレンズでは、周辺部における反射率の増加を抑制する作用が顕著となり、透過率を著しく向上させることができることになる。
【００６２】
また、上記実施形態のように、レンズ１２の表面に設けた誘電体膜１４が６層の誘電体膜からなる場合でも、図１１に示す波長対反射率特性からも明らかなように、短波長（波長４０５ｎｍ付近）から長波長（波長７８０ｎｍ付近）までの広波長帯域における反射率の増大を抑制して透過率を向上させることができる結果、種々の光学記録媒体に対応し得る互換性に優れたものとなる。
【００６３】
図１３は、上述の真空蒸着装置３０を用い、レンズ１２（図１）の表面に５層からなる誘電体膜１４（図１）を設けた場合の本発明に係る誘電体膜付き光学素子１０（図１）の波長対反射率特性を示す図である。図中の実線は、レンズ表面の傾斜角度０°の位置における波長対反射率特性を示しており、図中の鎖線は、レンズ表面の傾斜角度６０°の位置における波長対反射率特性を示している。ここで、レンズ１２は、上述の７層の場合と同じガラス組成材料で構成したものであり、誘電体膜１４は、ＬａＴｉＯ３及びＭｇＦ２の２種類の材料を下記の表４に示す順序で積層して構成したものである。
【００６４】
【表４】
2005301132.tif 000006
【００６５】
この表４に示す誘電体膜を設けた誘電体膜付き光学素子において、レンズ１２は屈折率が１.５２のものである。また、ＬａＴｉＯ３は、レンズ１２の中央部（傾斜角度０°）での屈折率が１.７８となり、周辺部（傾斜角度６０°）での屈折率が２.００となるようにし、中央部から周辺部に向けて屈折率が順次増大するようにしたものであり、ＭｇＦ２は、レンズ１２の中央部（傾斜角度０°）での屈折率が１.３０となり、周辺部（傾斜角度６０°）での屈折率が１.３９となるようにし、中央部から周辺部に向けて屈折率が順次増大するようにしたものである。なお、各層の誘電体膜の物理膜厚は、中央部から周辺部にわたって略同一の値になるようにし、各層の誘電体膜の光学膜厚は、表３の右欄に示す値に設定されると共に、中央部から周辺部にわたって略同一の値になるようにしている。
【００６６】
図１４は、図１３に示す本発明に係る誘電体膜付き光学素子１０と対比するため、従来の真空蒸着装置を用いてレンズの表面に５層からなる誘電体膜を積層させた従来例の誘電体膜付き光学素子の波長対反射率特性を示す図である。図中の実線は、レンズ表面の傾斜角度０°の位置における波長対反射率特性を示しており、図中の鎖線は、レンズ表面の傾斜角度６０°の位置における波長対反射率特性を示している。ここで、レンズ及び誘電体膜の材料は本発明に係るものと同一のものであり、誘電体膜の積層の順序も本発明に係るものと同一である。
【００６７】
なお、従来例の誘電体膜付き光学素子は、上述の７層からなる誘電体膜の場合と同様に、各層の誘電体膜の物理膜厚がレンズの中央部から周辺部にかけて略同一の値となるようにし、各層の誘電体膜の屈折率がレンズの中央部から周辺部にかけて略同一の値となるように構成されたものである。
【００６８】
これら図１３及び図１４に示す波長対反射率特性から明らかなように、本発明に係る誘電体膜付き光学素子の図１３の実線で示す傾斜角度０°の位置では４００ｎｍ付近から６５０ｎｍ付近までの波長帯域において反射率が低い値を示しているのに対し、図１４の実線で示す従来例では波長が６５０ｎｍを超えると反射率が大きくなる傾向にある。また、本発明に係る誘電体膜付き光学素子の図１３の鎖線で示す傾斜角度６０°の位置では３５０ｎｍ付近から６００ｎｍ付近までの波長帯域において反射率が低い値を示しているのに対し、図１４の鎖線で示す従来例では波長が５５０ｎｍを超えると反射率が大きくなる傾向にある。
【００６９】
これらの事実から、本発明に係る誘電体膜付き光学素子１０（図１）では、誘電体膜１４が５層の誘電体膜からなる場合でも、中央部から周辺部に向けて誘電体膜の屈折率が順次増大されることで、従来例のものに比べて周辺部における反射率の増加が効果的に抑制され、透過率が向上していることが明らかである。なお、図示はしていないが、誘電体膜が５層からなる場合でも、レンズ表面の傾斜角度が３０°以上ある場合に広波長帯域において反射率の増加を抑制する作用が顕著となり、透過率を著しく向上させることができることを確認している。すなわち、周辺部における傾斜角度を３０°以上に設定したレンズでは、周辺部における反射率の増加を抑制する作用が顕著となり、透過率を著しく向上させることができることになる。
【００７０】
図１５は、上述の真空蒸着装置３０を用い、レンズ１２（図１）の表面に３層からなる誘電体膜１４（図１）を設けた場合の本発明に係る誘電体膜付き光学素子１０（図１）の波長対反射率特性を示す図である。図中の実線は、レンズ表面の傾斜角度０°の位置における波長対反射率特性を示しており、図中の鎖線は、レンズ表面の傾斜角度６０°の位置における波長対反射率特性を示している。ここで、レンズ１２は、上述の７層からなる誘電体膜の場合と同じガラス組成材料で構成したものであり、誘電体膜１４は、上述の７層からなる誘電体膜の場合と同じＬａＴｉＯ３、ＬａＡｌ３Ｏ６及びＭｇＦ２の３種類の材料を下記の表５に示す順序で積層して構成したものである。
【００７１】
【表５】
2005301132.tif 000007
【００７２】
この表５に示す誘電体膜を設けた誘電体膜付き光学素子において、レンズ１２は屈折率が１.５２のものである。また、ＬａＴｉＯ３は、レンズ１２の中央部（傾斜角度０°）での屈折率が１.７８となり、周辺部（傾斜角度６０°）での屈折率が２.００となるようにし、中央部から周辺部に向けて屈折率が順次増大するようにしたものであり、ＬａＡｌ３Ｏ６は、レンズ１２の中央部（傾斜角度０°）での屈折率が１.６５となり、周辺部（傾斜角度６０°）での屈折率が１.７７となるようにし、中央部から周辺部に向けて屈折率が順次増大するようにしたものである。
【００７３】
また、ＭｇＦ２は、レンズ１２の中央部（傾斜角度０°）での屈折率が１.３０となり、周辺部（傾斜角度６０°）での屈折率が１.３９となるようにし、中央部から周辺部に向けて屈折率が順次増大するようにしたものである。なお、各層の誘電体膜の物理膜厚は、中央部から周辺部にわたって略同一の値になるようにし、各層の誘電体膜の光学膜厚は、表５の右欄に示す値に設定されると共に、中央部から周辺部にわたって略同一の値になるようにしている。
【００７４】
図１６は、図１５に示す本発明に係る誘電体膜付き光学素子１０と対比するため、従来の真空蒸着装置を用いてレンズの表面に３層からなる誘電体膜を積層させた従来例の誘電体膜付き光学素子の波長対反射率特性を示す図である。図中の実線は、レンズ表面の傾斜角度０°の位置における波長対反射率特性を示しており、図中の鎖線は、レンズ表面の傾斜角度６０°の位置における波長対反射率特性を示している。ここで、レンズ及び誘電体膜の材料は本発明に係るものと同一のものであり、誘電体膜の積層の順序も本発明に係るものと同一である。
【００７５】
なお、従来例の誘電体膜付き光学素子は、上述の７層の誘電体膜の場合と同様に、各層の誘電体膜の物理膜厚がレンズの中央部から周辺部にかけて略同一の値となるようにし、各層の誘電体膜の屈折率がレンズの中央部から周辺部にかけて略同一の値となるように構成されたものである。
【００７６】
これら図１５及び図１６に示す波長対反射率特性から明らかなように、本発明に係る誘電体膜付き光学素子の図１５の実線で示す傾斜角度０°の位置では４００ｎｍ付近から７００ｎｍ付近までの広波長帯域において反射率が低い値を示しているのに対し、図１６の実線で示す従来例では波長が６５０ｎｍを超えると反射率が増加する傾向にある。また、本発明に係る誘電体膜付き光学素子の図１５の鎖線で示す傾斜角度６０°の位置では３５０ｎｍ付近から７００ｎｍ付近までの広波長帯域において反射率が１０％以下の低い値を示しているのに対し、図１６の鎖線で示す従来例では波長が６５０ｎｍを超えると反射率が１０％を超える大きな値になる傾向にある。
【００７７】
これらの事実から、本発明に係る誘電体膜付き光学素子１０（図１）では、誘電体膜が３層からなる場合でも、中央部から周辺部に向けて誘電体膜の屈折率が順次増大されることで、従来例のものに比べて周辺部における反射率の増加が効果的に抑制され、透過率が向上していることが明らかである。なお、図示はしていないが、誘電体膜が３層からなる場合でも、レンズ表面の傾斜角度が３０°以上ある場合に広波長帯域において反射率の増加を抑制する作用が顕著となり、透過率を著しく向上させることができることを確認している。すなわち、周辺部における傾斜角度を３０°以上に設定したレンズでは、周辺部における反射率の増加を抑制する作用が顕著となり、透過率を著しく向上させることができることになる。
【００７８】
本発明は、上記実施形態に示すように、レンズ１２の曲面部表面に設けた誘電体膜１４を曲面部の中央部から周辺部に向けて屈折率が順次増大するように変化させているので、レンズ１２の周辺部における所定波長の光束の反射率を効果的に抑制して透過率を向上させることができる誘電体膜付き光学素子を容易に実現することができる。また、本発明は、レンズ１２の周辺部における反射率を効果的に抑制して透過率を向上させることができるにもかかわらず、周辺部の誘電体膜の膜厚を中央部に比べて厚くする必要がないことから、その製作が容易となる。
【００７９】
なお、本発明は、上記実施形態のものに限定されるものではなく、以下に述べるような種々の変形態様を必要に応じて採用することができる。
【００８０】
（１）上記実施形態では、レンズ１２は一方の表面１８と他方の表面２０の曲率が同一のものについて説明しているがこれに限るものではない。例えば、一方の表面１８の曲率が他方の表面２０に比べて大きくなるように構成されたものであってもよい。この場合、例えば、曲率に応じて中央部側と周辺部側での屈折率の変化割合を変えるようにしてもよい。
【００８１】
（２）上記実施形態では、レンズ１２は光学ピックアップ装置の対物レンズとして使用するものとして例示的に説明しているが、これに限るものではない。例えば、光学ピックアップ装置以外の他の用途に使用することもできる。この場合、その用途によっては曲面が凸状となるものに限るものではなく、凹状となるものであってもよい。
【００８２】
（３）上記実施形態では、光学素子はレンズであるが、これに限るものではない。例えば、プロジェクタなどに用いるミラー（曲面ミラー）などの他の光学素子であってもよい。例えば、ミラーの場合では、上記実施形態において説明したレンズの場合と同様に曲面部の中央部と周辺部とでレンズの場合と同様の問題が生じることになるが、レンズの場合と同様の構成により解決することができる。
【００８３】
（４）上記実施形態では、レンズ１２の一方の表面１８と他方の表面２０の両面に誘電体膜１４，１６を形成するようにしているが、これに限るものではない。例えば、光束の入射側となる一方の表面１８にのみ形成するようにしてもよい。
【００８４】
（５）上記実施形態では、レンズ１２の表面に設ける誘電体膜１４を積層した複数の誘電体膜で構成する場合、各誘電体膜を上記表１乃至表５に示す順序で積層しているが、これに限るものではない。例えば、上記表１乃至表５に示す順序を逆転した順序で積層することも可能である。要は、隣接する誘電体膜の屈折率が互いに異なるような配列で積層すればよい。
【００８５】
（６）上記実施形態では、レンズ１２の一方の表面１８と他方の表面２０の両面に設けた誘電体膜１４の物理膜厚を中央部と周辺部とで略同一の値になるようにしているが、これに限るものではない。例えば、屈折率の変化割合が大きい場合などでは、周辺部の物理膜厚が中央部の物理膜厚よりも薄くなるように形成されていてもよい。このような場合でも、レンズ１２の周辺部における光学膜厚（ｎｄ）が大きくなることから周辺部での反射率を効果的に抑制することができる。このことは、例えば光束の入射側となる一方の表面１８側にのみ誘電体膜１４を形成する場合でも同様である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の一実施形態に係る誘電体膜付き光学素子の構成を原理的に説明するための断面図である。
【図２】誘電体膜付き光学素子の要部を模式的に示す図である。
【図３】本発明に係る誘電体膜付き光学素子の作成に用いる真空蒸着装置の概略構成図である。
【図４】図３に示す真空蒸着装置に用いるマスク体の平面図である。
【図５】誘電体膜の屈折率の実測値を示す図である。
【図６】レンズの傾斜角度を説明するための図である。
【図７】誘電体膜の屈折率の実測値を示す図である。
【図８】本発明に係る誘電体膜付き光学素子の波長対反射率特性を示す図である。
【図９】従来例の誘電体膜付き光学素子の波長対反射率特性を示す図である。
【図１０】従来例の真空蒸着装置の概略構成図である。
【図１１】本発明に係る誘電体膜付き光学素子の波長対反射率特性を示す図である。
【図１２】従来例の誘電体膜付き光学素子の波長対反射率特性を示す図である。
【図１３】本発明に係る誘電体膜付き光学素子の波長対反射率特性を示す図である。
【図１４】従来例の誘電体膜付き光学素子の波長対反射率特性を示す図である。
【図１５】本発明に係る誘電体膜付き光学素子の波長対反射率特性を示す図である。
【図１６】従来例の誘電体膜付き光学素子の波長対反射率特性を示す図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０  誘電体膜付き光学素子
１２  レンズ
１４  誘電体膜
１８  第１の表面
２０  第２の表面
【図１】
2005301132.tif 000008
【図２】
2005301132.tif 000009
【図３】
2005301132.tif 000010
【図４】
2005301132.tif 000011
【図５】
2005301132.tif 000012
【図６】
2005301132.tif 000013
【図７】
2005301132.tif 000014
【図８】
2005301132.tif 000015
【図９】
2005301132.tif 000016
【図１０】
2005301132.tif 000017
【図１１】
2005301132.tif 000018
【図１２】
2005301132.tif 000019
【図１３】
2005301132.tif 000020
【図１４】
2005301132.tif 000021
【図１５】
2005301132.tif 000022
【図１６】
2005301132.tif 000023