(57)【要約】  【課題】    被覆層の膜厚を増大させても、透過効率を高く維持できる光学素子、及びそれを用いた光ピックアップ装置を提供する。  【解決手段】  光学素子ＯＥに光軸に平行な光束Ｌが入射した場合、反射防止膜ＲＭに入射した光束Ｌ（仮想直線に一致する）は、空気内に戻ることなくそこを通過して光学素子ＯＥに至るという光路をとるため、集光に寄与させる光束を増大させることができ、それにより透過光率を増大させることができる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸方向深さが１０μｍ以下の段部を有する光軸を中心とした同心円状の輪帯に被膜層を形成し、光束を通過させることで所定の光学機能を発揮する光学素子において、
前記被膜層のうち、ある輪帯の突出した段部に形成された部位が、該段部に隣接する輪帯を通過した前記光束を遮らない形状に形成されていることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
光軸方向深さが１０μｍ以下の段部を有する光軸を中心とした同心円状の輪帯に被膜層を形成し、光束を通過させることで所定の光学機能を発揮する光学素子において、
前記光学素子の断面において、前記光束の入射方向に沿って仮想直線をひいたとき、前記仮想直線は、前記被膜層に入った後前記被膜層のみを通過して前記光学素子に抜けることを特徴とする光学素子。
【請求項３】
前記被膜層の厚さは、０．０５μｍ〜０．６μｍであり、輪帯の段部の光軸方向深さは、１μｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記被膜層の厚さは、０．０５μｍ〜０．６μｍであり、輪帯の断面形状が円弧形状を有し、前記円弧形状の曲率半径は、１μｍ〜４μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
【請求項５】
前記被覆層は反射防止コート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光学素子。
【請求項６】
前記被覆層は、その組成成分としてＳｉＯ２及び酸化タンタルを含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光学素子。
【請求項７】
前記被覆層において、波長４００ｎｍ〜４１０ｎｍの光束の透過率が、９０％以上であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光学素子。
【請求項８】
光源と、
前記光源からの光束を光情報記録媒体に集光させる、請求項１乃至７のいずれかに記載の光学素子を含む集光光学系と、を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子及び光ピックアップ装置に関し、特に光学性能を向上させた光学素子及び光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、短波長赤色半導体レーザの実用化に伴い、従来の光ディスク（光情報記録媒体ともいう）である、ＣＤ（コンパクトディスク）と同程度の大きさで大容量化させた高密度の光ディスクであるＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）が開発・製品化されている。しかるに、ＣＤもしくはＤＶＤを専用として情報を記録／再生できるというだけでは、光ピックアップ装置の製品としての価値は十分なものとはいえないことから、より付加価値を高めるため、ＣＤ・ＤＶＤのいずれに対しても情報の記録／再生を行うことができる、いわゆる互換型光ピックアップ装置も開発されている。
【０００３】
ところで、ＣＤの仕様（光源波長、開口数、透明基板厚さ等）とＤＶＤの仕様とは異なるため、単一の対物レンズを用いて、双方の光ディスクに対して適切に情報を記録及び／又は再生するためには、何らかの工夫が必要となる。これに対し、対物レンズの光学面に回折構造を設けることで、ＣＤ、ＤＶＤに適した収差特性を得ることが行われている。
【０００４】
一方、ＣＤ・ＤＶＤより一歩進んだ、より高密度な次世代の光ディスクも開発されている。このような次世代の光ディスクを媒体とした光情報記録再生装置（光ピックアップ装置ともいう）の集光光学系では、記録信号の高密度化を図るため、或いは高密度記録信号を再生するため、対物レンズを介して情報記録面上に集光するスポッ卜の径を小さくすることが要求される。そのためには、光源であるレーザの短波長化や対物レンズの高開口数（高ＮＡ）化が必要となる。短波長レーザ光源としてその実用化が期待されているのは、波長４００ｎｍ以下の青紫色半導体レーザである。
【０００５】
このような波長４００ｎｍ以下の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録／再生を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、ＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク（以下、本明細書ではかかる光ディスクを「高密度ＤＶＤ」と呼ぶ）では、ＤＶＤ（ＮＡ０．６、光源波長６５０ｎｍ、記憶容量４、７ＧＢ）と同じ大きさである直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１面あたり２０〜３０ＧＢの情報の記録が可能である。かかる高密度ＤＶＤの情報記録面に対して適切な集光スポットを形成できるように、ミクロンオーダーの微細な回折構造を設けた対物レンズも開発されている（特許文献１参照）。
【０００６】
ところで、光源から出射されるレーザ光を効率よく利用するために、光ピックアップ装置の光学部品には、透過率を高める工夫がなされている。例えば対物レンズ等の光学面には、反射防止膜が成膜され、光の干渉を利用して光学面から反射する光の量を抑制するようにしている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−２３６２５３号公報
【特許文献２】特開２００２−５５２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかるに、上述したような互換型光ピックアップ装置に用いる対物レンズに反射防止膜を成膜する場合、それに入射する異なる波長の光束それぞれに対して、反射防止を実現しなくてはならない。ところが、反射防止を実現できる波長域を広くとるためには、一般的には反射防止膜の膜厚の増大を容認せざるをえないが、膜厚の増大により、微細形状を有する回折構造の形状が設計形状に対して変形してしまい、それにより所望の回折特性が得られなくなる恐れがある。
【０００８】
特に、輪帯形状の回折構造の場合、その断面において輪帯の頂点は不連続部となるが、このような形状であると、頂点の周囲に被膜素材が多く付着する傾向があり、それにより頂点から庇のように張り出し且つ垂れ下がる反射防止膜が形成される恐れがある。このような庇形状の反射防止膜は、入射光束を遮り、結果として透過効率を減少させるという問題がある。
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、被覆層の膜厚を増大させても、透過効率を高く維持できる光学素子、及びそれを用いた光ピックアップ装置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】
【００１０】
請求項１に記載の光学素子は、光軸方向深さが１０μｍ以下の段部を有する光軸を中心とした同心円状の輪帯に被膜層を形成し、光束を通過させることで所定の光学機能を発揮する光学素子において、前記被膜層のうち、ある輪帯の突出した段部に形成された部位が、該段部に隣接する輪帯を通過した前記光束を遮らない形状に形成されていることを特徴とするので、透過効率を向上させることができる。
【００１１】
請求項２に記載の光学素子は、光軸方向深さが１０μｍ以下の段部を有する光軸を中心とした同心円状の輪帯に被膜層を形成し、光束を通過させることで所定の光学機能を発揮する光学素子において、前記光学素子の断面において、前記光束の入射方向に沿って仮想直線をひいたとき、前記仮想直線は、前記被膜層に入った後前記被膜層のみを通過して前記光学素子に抜けることを特徴とするので、透過効率を向上させることができる。
【００１２】
本発明を図面を参照して説明する。図１は、従来技術により被覆層を形成された光学素子の断面拡大図であり、図２は、本発明により被覆層を形成された光学素子の断面拡大図である。図１において、光学素子ＯＥは、光学面に鋸歯状の回折輪帯ＤＲを有しており、回折輪帯ＤＲは、光軸に同軸な複数の円筒面Ｃと、隣接する円筒面Ｃを連結する斜面Ｓとを有している。又、光学素子ＯＥの光学面には、被覆層としての反射防止膜ＲＭが形成されている。
【００１３】
ここで、反射防止膜ＲＭは、反射防止素材を蒸着により飛散させることで、光学素子ＯＥの光学面に付着させて形成されることが多いので、回折輪帯ＤＲの円筒面Ｃと斜面Ｓとの突出した交点（先端）において、反射防止素材が堆積しやすくなっており、図１に示すような、回折輪帯ＤＲの先端から庇が垂れ下がった（オーバーハングした）ような被覆がなされることとなる。従って、光学素子ＯＥに光軸に平行な光束Ｌが入射した場合、垂れ下がった被覆の部位を通過することで、透過光率が減少する恐れがある。特に、図１に示す例では、矢印で示す光束Ｌが、反射防止膜ＲＭに入射後に一旦空気内に戻り、再度反射防止膜ＲＭに入射しそこを通過して光学素子ＯＥに至るという光路をとるが、このとき光束Ｌがどのように屈折するかは、垂れ下がった被覆の部位の形状によって変わるため、殆ど集光に寄与しえなくなり、これも透過光率を減少させることとなる。
【００１４】
これに対し、図２に示す本発明による構成では、反射防止膜ＲＭは、回折輪帯ＤＲ’の先端から庇が垂れ下がったような部位を有していない。これを言い換えると、回折輪帯のある突出した段部Ｔ（図２で深さがΔ）に形成された反射防止膜ＲＭ（被覆層）の部位が、段部Ｔに隣接する回折輪帯ＤＲ’を通過した光束Ｌを遮らない形状に形成されているのである。このような反射防止膜ＲＭは、例えば回折輪帯ＤＲ’の形状を変え、円筒面をテーパ形状Ｃ’とすることで実現できる。円筒面をテーパ形状Ｃ’とすれば、蒸着時に、回折輪帯ＤＲ’の先端に反射防止素材が多く堆積しても、そこから庇が垂れ下がった（オーバーハングした）ような被覆が形成されにくいからである。尚、このような被覆形状は、輪帯形状を、図１の断面で円筒面Ｃと斜面Ｓとを所定の円弧で滑らかに連結した形状とすることでも実現できるし、蒸着方法を変えることによっても実現できる。
【００１５】
本発明によれば、例えば、光学素子ＯＥに光軸に平行な光束Ｌが入射した場合、反射防止膜ＲＭに入射した光束Ｌ（断面上の仮想直線で表している）は、原則的に空気内に戻ることなくそこを通過して光学素子ＯＥに至るという光路をとるため、集光に寄与させる光束を増大させることができ、それにより透過光率を増大させることができる。
【００１６】
請求項３に記載の光学素子は、請求項１又は２に記載の発明において、前記被膜層の厚さは、０．０５μｍ〜０．６μｍであり、輪帯の段部の光軸方向深さは、１μｍ以上であることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の光学素子は、請求項１又は２に記載の発明において、前記被膜層の厚さは、０．０５μｍ〜０．６μｍであり、輪帯の断面形状が円弧（例えば図１において、点線で示すように斜面Ｓとテーパ形状Ｃ’とを滑らかにつなぐ円弧）形状を有し、前記円弧形状の曲率半径（図１でＲ）は、１μｍ〜４μｍであることを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載の光学素子は、請求項１乃至４に記載の発明において、前記被覆層は反射防止コートであることを特徴とする。
【００１９】
請求項６に記載の光学素子は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、前記被覆層は、その組成成分としてＳｉＯ２及び酸化タンタルを含むことを特徴とする。
【００２０】
請求項７に記載の光学素子は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記被覆層において、波長４００ｎｍ〜４１０ｎｍの光束の透過率が、９０％以上であることを特徴とする。
【００２１】
請求項８に記載の光ピックアップ装置は、光源と、前記光源からの光束を光情報記録媒体に集光させる、請求項１乃至７のいずれかに記載の光学素子を含む集光光学系と、を有することを特徴とする。
【００２２】
本明細書中で用いる「回折構造」とは、光学部品の表面に、レリーフを設けて、回折によって光束を集光あるいは発散させる作用を持たせた部分のことをいう。レリーフの形状としては、光学部品の表面に、光軸を中心とする略同心円状の輪帯として形成され、光軸を含む平面でその断面をみれば各輪帯は鋸歯のような形状や階段状の形状のものが知られているが、そのような形状を含むものであり、そのような形状を特に「回折輪帯」という。
【００２３】
本明細書中において、対物レンズとは、狭義には光ピックアップ装置に光情報記録媒体を装填した状態において、最も光情報記録媒体側の位置で、これと対向すべく配置される集光作用を有するレンズを指し、広義にはそのレンズと共に、アクチュエータによって少なくともその光軸方向に作動可能なレンズを指すものとする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、被覆層の膜厚を増大させても、透過効率を高く維持できる光学素子、及びそれを用いた光ピックアップ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図３は、本実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略構成図である。図３において、光源としての半導体レーザ１からの光束（波長３９０〜４５０ｎｍ）は、ビームスプリッタ２を通過し、光源側の面（第１の光学面）に回折構造を形成した対物レンズ４に入射し、対物レンズ４の回折構造を形成していない媒体側面（第２の光学面）から出射した光束は、高密度ＤＶＤである光情報記録媒体５の情報記録面に集光される。一方、光情報記録媒体５から反射した光は、対物レンズ４を通過し、ビームスプリッタ２により半導体レーザ１と異なる方向に反射され、非点収差発生レンズ６で非点収差を発生された後、光検出器７で受光されるようになっている。尚、図示していないが、対物レンズを一体で光軸方向に移動させるフォーカシング機構が設けられている。
【００２６】
（実施例）
図３の光ピックアップ装置に用いるのに好適な光学素子としての対物レンズの実施例を説明する。
【００２７】
反射防止膜の材料としては、以下のものを用いた。
（１）低屈折率材料（Ｌ材）：フッ化アルミニウム、フッ化マグネシウム、酸化シリコン：屈折率１．３０〜１．５０
（２）中屈折率材料（Ｍ材）：酸化アルミニウム、酸化イットリウム、フッ化セリウム：屈折率１．５５〜１．７０
（３）高屈折率材料（Ｈ材）：酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化ハウニウム：屈折率１．７５〜２．５０
以上の材料を単独で、もしくはそれを主成分とした混合材料として、対物レンズの光学面にコートした。光学部品である対物レンズを構成する材料は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、より具体的な例として、ゼオネックス（日本ゼオン（株）製の商品名）等の透明なプラスチック樹脂又はガラス材であるが、プラスチック樹脂は、上記樹脂に限定されるものではなく、光学部品の素材に適する全ての樹脂を含む。
【００２８】
コート方法は、真空蒸着方法、スパッタ方法、ＣＶＤ方法、大気圧プラズマ法、塗布法、ミスト法などがあるが、本実施例では、真空蒸着方法を採用した。
【００２９】
本実施例では、同じ条件での比較例（従来構造）に対し、透過効率を２％向上させることができた。
【００３０】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来技術により被覆層を形成された光学素子の断面拡大図である。
【図２】本発明により被覆層を形成された光学素子の断面拡大図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  光源
２  ビームスプリッタ
４  対物レンズ
５  光情報記録媒体（光ディスク）
７  光検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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