(57)【要約】【課題】  Ｐ偏光の透過帯域のリップルを低減することができる膜構造を持つ偏光ビームスプリッタを提供すること【解決手段】  本発明にかかる偏光ビームスプリッタは、光学基板１上に高屈折率膜２および低屈折率膜３を交互に積層してなる多層膜（偏光ビームスプリッタ膜４）を有しており、前記多層膜を有する面に空気面から入射する第一の光源６の光を反射し、前記多層膜を有する面とは反対の光学基板面に入射する第二の光源７の光を透過するものである。さらに、偏光ビームスプリッタ膜４の積層数Ｎは１６≦Ｎ≦４０の範囲内であり、光学膜厚比Ｄ／Ｍ（Ｍ：全ての積層膜の光学膜厚平均、Ｄ：各層の光学膜厚）の分布は０．５≦Ｄ／Ｍ≦２．５の範囲内であり、光学基板１の偏光ビームスプリッタ膜４を設ける側の表面に対して測定点間距離が１００ｎｍ以下の測定点を測定することにより得られる平均表面粗さが０．５０ｎｍ以下となるものである。【選択図】  図１
2005276306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学基板上に少なくとも２種類の屈折率の異なる光学薄膜を交互に積層してなる多層膜を有しており、前記多層膜を有する面に空気面から入射する第一の波長の光を反射し、前記多層膜を有する面とは反対の光学基板面に入射する第二の波長の光を透過する偏光ビームスプリッタであって、
前記多層膜の積層数Ｎは１６≦Ｎ≦４０の範囲内であり、
前記多層膜を構成する全ての積層膜の光学膜厚平均をＭ、各層の光学膜厚をＤとしたとき、光学膜厚比Ｄ／Ｍの分布は０．５≦Ｄ／Ｍ≦２．５の範囲内であり、
前記光学基板の前記光学薄膜を設ける側の表面に対して測定点間距離が１００ｎｍ以下の測定点を測定することにより得られる平均表面粗さが０．５０ｎｍ以下である偏光ビームスプリッタ。
【請求項２】
前記第一の波長の光の反射光と前記多層膜による面の法線とのなす角、および前記第二の波長の光の透過光と前記多層膜による面の法線とのなす角が共に４０度以上６０度以下となる状態で使用される請求項１に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項３】
前記光学基板の裏面に、前記第一の波長の光および前記第二の光の波長の光の反射を防止する反射防止膜を有する請求項１又は２に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項４】
少なくとも２つの波長の異なる光源と、当該光源のうちの少なくとも１つの光源からの光を反射して、別の少なくとも１つの光源からの光を透過する偏光ビームスプリッタとを有する光ピックアップ装置であって、
前記偏光ビームスプリッタは、前記反射光と偏光ビームスプリッタの有するフィルタ面の法線とのなす角、および前記透過光と偏光ビームスプリッタの有するフィルタ面の法線とのなす角が共に４０度以上６０度以下となるよう配置され、
前記偏光ビームスプリッタの有するフィルタ面は、平面状の光学基板上に少なくとも２種類の屈折率の異なる光学薄膜を交互に積層してなる多層膜であり、
前記多層膜の積層数Ｎは１６≦Ｎ≦４０の範囲内であり、
前記多層膜を構成する全ての積層膜の光学膜厚平均をＭ、各層の光学膜厚をＤとしたとき、光学膜厚比Ｄ／Ｍの分布は０．５≦Ｄ／Ｍ≦２．５の範囲内であって、
前記光学基板の前記光学薄膜を設ける側の表面に対して測定点間距離が１００ｎｍ以下の測定点を測定することにより得られる平均表面粗さが０．５０ｎｍ以下である光ピックアップ装置。
【請求項５】
平面状の光学基板の少なくとも片面に対して測定点間距離が１００ｎｍ以下の測定点を測定することにより得られる平均表面粗さが０．５０ｎｍ以下となるまで平滑化する第一工程と、
前記第一工程で平滑化した光学基板の面上に少なくとも２種類の屈折率の異なる光学薄膜を交互に積層する際に、前記光学薄膜の総積層数Ｎは１６≦Ｎ≦４０の範囲内となり、全ての積層膜の光学膜厚平均をＭ、各層の光学膜厚をＤとしたとき、光学膜厚比Ｄ／Ｍの分布が０．５≦Ｄ／Ｍ≦２．５の範囲内となるよう多層膜を積層する第二工程と、
を含む偏光ビームスプリッタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体多層膜からなる偏光ビームスプリッタ及びその製造方法並びに光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
偏光ビームスプリッタには、２つの直角プリズムの斜面の間に誘電体多層膜を挟んで立方体とするプリズム型と、誘電体多層膜を平面状の光学基板上に備えたプレート型の２種類が一般的に知られている。これらの偏光ビームスプリッタは誘電体多層膜の干渉を利用して入射光を効率良くＰ偏光とＳ偏光に分離することが可能である。また、偏光ビームスプリッタの誘電体多層膜を構成する高屈折率膜と低屈折率膜を組み合わせることによって、使用する波長帯域を変化させることが可能である。
【０００３】
偏光ビームスプリッタは、エッジフィルタやバンドパスフィルタとして使用できるため、光ディスクのピックアップ、投射型表示装置などの光学機器、波長多重技術を用いた通信装置等に利用されている。例えば、プレート型の偏光ビームスプリッタの用途として、特許文献１に開示されている光ピックアップ装置がある。これは光ディスクから反射してきた信号光を所定の入射角度で偏光ビームスプリッタに入射させ、前記信号光の偏光ビームスプリッタを透過した光と反射された光量とを比較することにより、記録された信号を再生するというものである。
【０００４】
このような光ピックアップ装置においては、ＣＤ用の７８０ｎｍ近傍の波長やＤＶＤ用の６６０ｎｍ近傍の波長が用いられてきたが、記録密度の向上のためにピックアップ波長をより短波長としたものが必要となっており、今後、ＤＶＤのピックアップ光源に使用される波長６６０ｎｍよりもさらに短波長である４００ｎｍ近傍の波長帯域を使用したものが多くなることが予想される。これにともなって、光ピックアップで用いられる偏光ビームスプリッタは、対象とする波長をより短波長にしたものが必要であり、さらに使用できる波長帯域が広いものが望ましい。従って、偏光ビームスプリッタの特性としては、反射帯域と透過帯域に生じるリップルが小さいほど望ましく、透過帯域と反射帯域は広いほど望ましいものとなる。
【０００５】
一般に、偏光ビームスプリッタを構成する光学薄膜は、波長が短くなるにつれて屈折率の変化の割合が大きくなる波長分散特性を有していることに起因して、短波長領域になるにつれてリップルが大きくなって平坦な透過特性が得られにくい傾向にあることが知られている。このため、従来からリップルを低くする手段として、光学薄膜の材料の選択だけでなく、薄膜を積層する光学基板の平均表面粗さを平滑化することが考えられている。
【特許文献１】特開平５−２６６５０１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、光ピックアップ装置などのように温度変化時におけるレーザー波長の光強度の変化に対する条件が厳しいものに対しては、上述した表面粗度の平滑化だけではリップルの低減が不十分であるという課題があった。
【０００７】
また、プレート型偏光ビームスプリッタは、プリズム型偏光ビームスプリッタのように偏光ビームスプリッタ膜への光の入射媒質が光学基板となるものではなく、偏光ビームスプリッタ膜への入射媒質は空気となる。このように、光の入射媒質が異なると従来のプリズム型偏光ビームスプリッタ膜と同じ構成の膜を平面状の光学基板に積層しても、その特性はプリズム型偏光ビームスプリッタと同じにはならない。
【０００８】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、Ｐ偏光の透過帯域のリップルを低減することができる膜構造を持つ偏光ビームスプリッタ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】
【０００９】
本発明にかかる偏光ビームスプリッタは、光学基板上に少なくとも２種類の屈折率の異なる光学薄膜を交互に積層してなる多層膜を有しており、前記多層膜を有する面に空気面から入射する第一の波長の光を反射し、前記多層膜を有する面とは反対の光学基板面に入射する第二の波長の光を透過する偏光ビームスプリッタであって、前記多層膜の積層数Ｎは１６≦Ｎ≦４０の範囲内であり、前記多層膜を構成する全ての積層膜の光学膜厚平均をＭ、各層の光学膜厚をＤとしたとき、光学膜厚比Ｄ／Ｍの分布は０．５≦Ｄ／Ｍ≦２．５の範囲内であり、前記光学薄膜を設ける側の表面に対して測定点間距離が１００ｎｍ以下の測定点を測定することにより得られる平均表面粗さが０．５０ｎｍ以下であるものである。このように構成することにより、Ｐ偏光の透過帯域のリップルを低減することができる。
【００１０】
上述の偏光ビームスプリッタは、前記第一の波長の光の反射光と前記多層膜による面の法線とのなす角、および前記第二の波長の光の透過光と前記多層膜による面の法線とのなす角が共に４０度以上６０度以下となる状態で使用されることが望ましい。
【００１１】
また、前記光学基板の裏面に、前記第一の波長の光および前記第二の光の波長の光の反射率が共に略ゼロになる反射防止膜を有するようにしてもよい。これにより、入射した光が光学基板１の裏面で反射されることによって発生する挿入損失の増加を防ぐことができる。
【００１２】
他方、本発明にかかる光ピックアップ装置は、少なくとも２つの波長の異なる光源と、当該光源のうちの少なくとも１つの光源からの光を反射して、別の少なくとも１つの光源からの光を透過する偏光ビームスプリッタとを有する光ピックアップ装置であって、前記偏光ビームスプリッタは、前記反射光と偏光ビームスプリッタの有するフィルタ面の法線とのなす角、および前記透過光と偏光ビームスプリッタの有するフィルタ面の法線とのなす角が共に４０度以上６０度以下となるよう配置され、前記偏光ビームスプリッタの有するフィルタ面は、平面状の光学基板上に少なくとも２種類の屈折率の異なる光学薄膜を交互に積層してなる多層膜であり、前記多層膜の積層数Ｎは１６≦Ｎ≦４０の範囲内であり、前記多層膜を構成する全ての積層膜の光学膜厚平均をＭ、各層の光学膜厚をＤとしたとき、光学膜厚比Ｄ／Ｍの分布は０．５≦Ｄ／Ｍ≦２．５の範囲内であって、前記光学薄膜を設ける側の表面に対して測定点間距離が１００ｎｍ以下の測定点を測定することにより得られる平均表面粗さが０．５０ｎｍ以下であるものである。これにより、２以上の記録方式に対する光ピックアップを行うための２以上の波長の異なる光源を有する光ピックアップ装置において、使用可能な波長帯域を広げることができる。
【００１３】
さらに、本発明にかかる偏光ビームスプリッタの製造方法は、平面状の光学基板の少なくとも片面に対して測定点間距離が１００ｎｍ以下の測定点を測定することにより得られる平均表面粗さが０．５０ｎｍ以下となるまで平滑化する第一工程と、前記第一工程で平滑化した光学基板の面上に少なくとも２種類の屈折率の異なる光学薄膜を交互に積層する際に、前記光学薄膜の総積層数Ｎは１６≦Ｎ≦４０の範囲内となり、全ての積層膜の光学膜厚平均をＭ、各層の光学膜厚をＤとしたとき、光学膜厚比Ｄ／Ｍの分布が０．５≦Ｄ／Ｍ≦２．５の範囲内となるよう多層膜を積層する第二工程とを含むものである。この方法により、Ｐ偏光の透過帯域のリップルを低減した膜構造を有する偏光ビームスプリッタを製造することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、Ｐ偏光の透過帯域のリップルを低減することができる膜構造を持つ偏光ビームスプリッタ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】
【００１５】
発明の実施の形態１．
図１は本実施の形態にかかる偏光ビームスプリッタ１００の断面を示した模式図である。偏光ビームスプリッタ膜４は、平行平面状の光学基板１上に高屈折率膜２と低屈折率膜３が交互に積層されたもので、Ｎ層の薄膜を積層することにより、所望の光学特性条件を満足するように各層の膜厚が調整されたものである。なお、図１は本発明を分かり易くするために表した模式図であるため、そのサイズ等は実際と異なったものとしている。
【００１６】
図１に示すように、平面状の光学基板１の屈折率とその直上に配置される膜の屈折率は、その屈折率差が大きくなるように構成するのが好ましい。なお、図１では平面状の光学基板１の直上に高屈折率膜２が形成され、最終層を低屈折率膜３とした構造になっているが、平面状の光学基板１の直上は低屈折率膜３でも良く、最終層は高屈折率膜２とした構造でも良い。
【００１７】
また、反射防止膜５は、偏光ビームスプリッタ膜４を形成した光学基板１の裏面に高屈折率膜２と低屈折率膜３を交互に複数層積層して構成したものである。この反射防止膜５は、偏光ビームスプリッタ膜４を透過した光が光学基板１の裏面で反射することによって発生する挿入損失の増加を防ぐことができる。この裏面反射が原因で起こる挿入損失が問題にならない場合は、反射防止膜５は設けなくても良い。
【００１８】
次に、本実施の形態にかかる偏光ビームスプリッタの製造法、各部の材料について説明する。
【００１９】
光学基板１としては、非晶質ガラス、結晶化ガラスもしくは他の光学基板を用いることができる。具体的にはＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、ＴｉＯ２、ＳｒＴｉＯ３、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯなどの酸化物単結晶、多結晶基板、ＣａＦ２、ＭｇＦ２ＢａＦ２、ＬｉＦなどのフッ化物単結晶基板、多結晶基板、ＮａＣｌ、ＫＢｒ、ＫＣｌなどの塩化物、臭化物単結晶、多結晶基板等が適用できる。光学基板１は、透過率が高い方が好ましく、例えば、９９．８％以上の透過率を有することが望ましい。
【００２０】
光学基板１の作成方法としては種々の方法が挙げられるが、生産性等を考慮すると、例えば研磨による方法がある。研磨による方法には、例えば機械研磨による方法がある。この方法では、ラップ、中間ポリッシュ、最終ポリッシュの順に行って光学基板１の表面を平滑化することができる。
【００２１】
まずラップの工程では、所定の形状で両面が荒削りの状態のガラス基板に、金属定盤に加重４９〜２４５Ｎで光学基板１を押し当て、研磨液であるダイヤモンドスラリ（ダイヤモンド砥粒径：１〜１０μｍ）を噴霧するとともに、定盤を１０〜１００ｒｐｍで回転させながら研磨を行う。ラップは、基板全面で荒削り痕がとれ、ダイヤモンドスラリ痕が入ったところで中止する。
【００２２】
次に中間ポリッシュは、ラップ後のガラス基板をセラミック定盤に加重４９〜２４５Ｎで押し当て、研磨液である酸化セリウム液（粒径：０．１μｍ〜１．０μｍ）を滴下（滴下量：１０〜２００ｍｌ／ｈ程度）しながら、定盤を回転数１０〜１００ｒｐｍで回転させてポリッシュを行う。ポリッシュ時間は１０〜３０分である。
【００２３】
最後に、誘電体多層膜を形成する面に最終ポリッシュを施す。平板上に発泡ウレタン製のパッドを貼り付けた定盤に加重４９〜２４５Ｎで中間ポリッシュ済みガラス基板を押し当て、コロイダルシリカ（粒径：０．０６〜１．０μｍ）を含む研磨液を滴下（滴下量：１０〜３００ｍｌ／ｈ程度）しながら、パッド付き定盤を１０〜１００ｒｐｍで回転させて最終ポリッシュを行う。最終ポリッシュは３〜１０分程度行う。
【００２４】
なお、最終ポリッシュの後に、最終ポリッシュで用いた研磨液よりも粒径が細かい研磨液を用いてさらに研磨するようにしてもよい。
【００２５】
高屈折率膜２の材料としては、ＴａｘＯｙ、ＴｉＯｘ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＣｘ、ＺｒＯｘ、ＮｂＯｘ、ＹＯｘ、ＣｅＯｘ、ＨｆＯｘ、ＺｒＯｘ等、およびこれらの混合材から少なくとも一種が選ばれる。また、低屈折率膜３の材料としてはＳｉＯｘ、ＭｇＦ２、ＡｌＯｘ、ＳｉＯｘＣｙ、ＳｉＯｘＮｙ、ＭｇＯｘ等、およびこれらの混合材から少なくとも一種が選ばれる。なお、個々の膜は同種のものを用いることが好ましいが、屈折率が近似した材料であれば、一部を他の材料からなる膜に置換することも可能である。
【００２６】
誘電体多層膜フィルタ４は、例えば真空成膜法で作製することができる。真空成膜法には、真空蒸着法、スパッタ法、化学気相成長法、レーザブレイション法など各種成膜法などを用いることができる。真空蒸着法を用いる場合、膜質を改善するため蒸着気流の一部をイオン化するとともに基板側にバイアスを印加するイオンプレーティング法、クラスタイオンビーム法、あるいは、イオン銃を用いて基板にイオンを照射するイオンアシスト蒸着法を用いると有効である。スパッタ法としては、ＤＣ反応性スパッタ法、ＲＦスパッタ法、イオンビームスパッタ法などを用いることができる。また、化学的気相法としては、プラズマ重合法、光アシスト気相法、熱分解法、有機金属化学気相法などを用いることができる。なお、個々の薄膜の膜厚は、膜形成時の蒸着時間などを変えることで、所望の膜厚とすることができる。
【００２７】
本実施の形態における光学基板１の表面粗さＲａは０．５ｎｍ以下であり、好ましくは０．４５ｎｍ以下であって、下限は特に限定されるものではないが、製造の困難さを考慮すれば０．２０ｎｍ以上である。
【００２８】
なお、上記の表面粗さは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を使い、測定領域を１０μｍ×１０μｍの正方形領域とし、この領域内を２５６ポイント×２５６ポイント走査線で、先端半径が５〜１０ｎｍのＳｉ針を用い、タッピングモードで測定し、各走査線で求まる表面形状のプロファイル曲線の最大値と最小値の平均を中心線Ｌとし、この中心線Ｌとプロファイル曲線で囲まれる面積を走査線長さで割った値を平均表面粗さＲａとしたものである。この例にかかる測定方法によれば、隣接する測定点間の距離は、約３９ｎｍとなる。なお、前記タッピングモードでの共振周波数は２００〜４００Ｈｚであり、走査周波数は０．３Ｈｚである。
【００２９】
続いて以下では、本実施の形態にかかる偏光ビームスプリッタ膜４の構造を詳細に説明する。先に説明したように、平面状の光学基板の偏光ビームスプリッタ膜を設ける側の表面の平均表面粗さＲａを０．５０ｎｍ以下として平滑化するだけでは、リップルの低減が不十分であることが明らかとなった。発明者は、このリップルの発生は、偏光ビームスプリッタ膜の膜構造に起因していることを見出した。さらに発明者は、膜の層数、各層の膜厚を検討した結果、膜の積層数をＮ、設計波長λにおける全ての積層膜の光学膜厚平均をＭ、各層の光学膜厚をＤとしたとき、積層数Ｎは１６≦Ｎ≦４０とし、Ｄ／Ｍで表される各膜厚の比は０．５≦Ｄ／Ｍ≦２．５とすることによって、リップルの発生を低減することができることを見出した。なお、ここでの設計波長λとは、入射角０度で分光特性を測定した場合におけるＳ偏光の反射帯域の中央の波長を意味する。
【００３０】
検討によれば、積層数Ｎが１６より小さくなると、Ｐ偏光の透過帯域とＳ偏光の反射帯域の帯域幅が狭くなる傾向があるため、偏光ビームスプリッタの特性に十分な帯域幅を得ようとした場合、Ｐ偏光の透過帯域とＳ偏光の反射帯域にリップルを発生させることになる。従って、積層数Ｎは１６以上とするのが良い。また、一般に高次のエッジフィルタは次数が上がるほど透過帯域においてリップルが発生しやすくなることが知られている。積層数Ｎが４０より大きくなると透過帯域において狭い波長間隔に多数の振動したリップルが発生するため積層数Ｎは４０以下にするのが良い。従って、膜の積層数Ｎは１６≦Ｎ≦４０とするのが良く、好ましくは１８≦Ｎ≦２５である。
【００３１】
さらに、偏光ビームスプリッタ膜に光学膜厚の比Ｄ／Ｍが０．５より小さい層が含まれると、Ｐ偏光の透過特性及びＳ偏光の反射特性において透過帯域と反射帯域間の傾きが小さくなり、これに起因してリップルが発生することが明らかになった。また、Ｄ／Ｍが０．５より小さい範囲の層が含まれる場合に、偏光ビームスプリッタとして十分な特性を得ようとすると、積層数Ｎを増やす必要があり、製造コストが増大するためＤ／Ｍ≧０．５にするのが好ましい。
【００３２】
一方、偏光ビームスプリッタ膜に光学膜厚の比Ｄ／Ｍが２．５より大きい層が含まれると、積層数Ｎを４０より大きくした場合と同様に、透過帯域において狭い波長間隔に多数の振動したリップルが発生するため、Ｄ／Ｍ≦２．５とするのが好ましい。以上のことから、本実施の形態にかかる偏光ビームスプリッタ膜４における各層の光学膜厚の比は、０．５≦Ｄ／Ｍ≦２．５とするのが良く、好ましくは０．６≦Ｄ／Ｍ≦２．０である。
【００３３】
次に本実施の形態にかかる偏光ビームスプリッタ１００によるリップル低減の効果を説明する。なお、以下では具体例を挙げて説明するが、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。なお、λは設計波長、Ｈは高屈折率膜、Ｌは低屈折率膜を示す。実施例１、比較例１および比較例２で説明する偏光ビームスプリッタに用いる材料の屈折率には、光屈折率膜Ｈ：２．３０、低屈折率膜Ｌ：１．４６７、空気：１、平面状の光学基板：１．５１を用いた。また、表１乃至表３に使用した層番号は空気との界面側を１として光学基板に向かって昇順につけた。
【００３４】
（実施例１）
偏光ビームスプリッタ膜を設ける側の表面を測定点間距離が１００ｎｍ以下の測定点を測定することにより得られた平均表面粗さＲａが０．４０ｎｍである平面状の光学基板上に屈折率の異なる２種類の光学薄膜（高屈折率膜Ｈおよび低屈折率膜Ｌ）を交互に積層し、波長７８５ｎｍ近傍の帯域においてＰ偏光を透過し、波長６６０ｎｍ近傍の帯域においてＳ偏光を反射し、偏光ビームスプリッタ膜の法線と入射光とのなす角が４５度である偏光ビームスプリッタの膜設計を行った。光学特性条件は、６４０〜６８０ｎｍの波長範囲でＳ偏光の反射率が９７％以上かつ７６５〜８０５ｎｍの波長範囲でＰ偏光の透過率を９７％以上とし、設計波長λは６７５ｎｍとした。
【００３５】
その結果の一例が、積層数２２層で各層の膜厚が表１で定められる偏光ビームスプリッタ膜である。表１での膜厚の値は、λ／４を１として規格化した値を示している。表１に示すように、すべての積層膜の光学膜厚平均をＭとし、各層の光学膜厚をＤとしたとき、Ｄ／Ｍで表される光学膜厚の比は０．５≦Ｄ／Ｍ≦２．５の範囲で分布している。このときのＳ偏光の反射率ＲｓおよびＰ偏光の透過率Ｔｐのグラフを図２に示す。グラフでは、ＲｓおよびＴｐは共に百分率で表示しており、Ｓ偏光の反射率Ｒｓを太線で示し、Ｐ偏光の透過率Ｔｐを細線で示した。
【００３６】
【表１】
2005276306.tif 000003
【００３７】
（比較例１）
積層数Ｎを１４層とし、各層の光学膜厚の比Ｄ／Ｍが０．５より小さい範囲である層を含む偏光ビームスプリッタ膜の例を示す。なお、光の入射角度は４５度であり、設計波長λは６８５ｎｍとした。その膜構成を表２に示す。表１と同様に、膜厚の値は、λ／４を１として規格化した値を示している。表２に示すようにＤ／Ｍが０．５より小さい層が層番号１１に存在する。このときのＳ偏光の反射率ＲｓおよびＰ偏光の透過率Ｔｐのグラフを図３に示す。グラフでは、ＲｓおよびＴｐは共に百分率で表示しており、Ｓ偏光の反射率Ｒｓを太線で示し、Ｐ偏光の透過率Ｔｐを細線で示した。
【００３８】
図２と図３より、実施例１と比較例１のＰ偏光の透過特性を比較すると、薄膜の積層数Ｎが１６≦Ｎ≦４０であり、各層のＤ／Ｍで表される光学膜厚の比が０．５≦Ｄ／Ｍ≦２．５の範囲である実施例１の方が明らかにＰ偏光の透過帯域におけるリップルが低減されており、偏光ビームスプリッタとして良好な光学特性が得られていることが分かる。
【００３９】
【表２】
2005276306.tif 000004
【００４０】
（比較例２）
積層数Ｎを５０層とし、各層の光学膜厚の比Ｄ／Ｍが２．５より大きい範囲である層を含む偏光ビームスプリッタ膜の例を示す。その膜構成を表３に示す。表１と同様に、膜厚の値は、λ／４を１として規格化した値を示している。表３に示すようにＤ／Ｍが２．５より大きい層が層番号２に存在する。なお、光の入射角度は４５度であり、設計波長は６８０ｎｍとした。このときのＳ偏光の反射率ＲｓおよびＰ偏光の透過率Ｔｐのグラフを図４に示す。グラフでは、ＲｓおよびＴｐは共に百分率で表示しており、Ｓ偏光の反射率Ｒｓを太線で示し、Ｐ偏光の透過率Ｔｐを細線で示した。
【００４１】
図２と図４より、実施例１と比較例２のＳ偏光の反射特性及びＰ偏光の透過特性を比較すると、各層のＤ／Ｍで表される光学膜厚の比が０．５≦Ｄ／Ｍ≦２．５である実施例１の方が明らかにＰ偏光の透過帯域におけるリップルが低減されており、偏光ビームスプリッタとして良好な光学特性が得られていることが分かる。
【００４２】
【表３】
2005276306.tif 000005
【００４３】
このように、平面状の光学基板の偏光ビームスプリッタ膜を設ける側の表面の平均表面粗さＲａを０．５０ｎｍ以下とするだけでは、リップルの低減が不十分であったが、光学基板上に形成する偏光ビームスプリッタ膜の積層数と各膜厚の比を０．５≦Ｄ／Ｍ≦２．５の範囲で分布を持った構成とすることにより、透過帯域のリップルの発生を抑制することができる。
【００４４】
発明の実施の形態２．
続いて、図５に、発明の実施の形態１にかかる偏光ビームスプリッタ１００を利用した光ピックアップ装置２００の一例を示す。光ピックアップ装置２００は、第１の光源６と第２の光源７の２つの光源を有している。例えば、第一の光源６はＤＶＤ用の波長６６０ｎｍ近傍のレーザー光を出射する光源であり、第２の光源７は、ＣＤ用の波長７８０ｎｍ近傍のレーザー光を出射する光源である。このように、光ピックアップ装置２００は、例えばＣＤとＤＶＤといった２つの記録方式に使用可能な光ピックアップ装置である。
【００４５】
図５において、第１の光源６から発生する所定波長の光は、本発明の実施の形態１で説明したプレート型の偏光ピームスプリッタ１００で反射し、また、第２の光源７から発生する第一の光源６とは異なる所定波長の光は、同じプレート型の偏光ビームスプリッタ１００を透過する。第一の光源６からの反射光および第二の光源７からの透過光は、カップリングレンズ９で平行光束に変換されプリズム状偏光ビームスプリッタ１０に入射する。プリズム状偏光ビームスプリッタ１０で反射した光は対物レンズ１１により集光され、光ディスク１２の記録面上にスポットを形成する。そして、光ディスク１２で反射した反射光が対物レンズ１１により平行光となり、プリズム状偏光ビームスプリッタ１０を透過し、集光レンズ１３で集光され、光検出器１４に到達するようになっている。  
【００４６】
偏光ビームスプリッタ１００は、光ピックアップ装置２００において、第一の光源６の反射光及び第二の光源７の透過光が、共に偏光ビームスプリッタ膜４の面の法線に対して４０度以上６０度以下の範囲にあるように配置されている。図６に偏光ビームスプリッタ１００の配置を説明するための拡大図を示す。図のように、偏光ビームスプリッタ１００で反射された第一の光源６からの光と偏光ビームスプリッタ膜４の面の法線（図６の破線矢印）とがなす角度θは、前記の所定角度で入射するように、偏光ビームスプリッタ１００が配置される。同時に、偏光ビームスプリッタ１００を透過してフィルタ面から出射する第二の光源６からの光の透過光と、偏光ビームスプリッタ膜４の面の法線（図６の破線矢印）とがなす角度Φが前記の所定角度となるように、偏光ビームスプリッタ１００が配置される。
【００４７】
なお、上述の例では光ピックアップ装置２００の光源が２つの場合を示したが、光源が３以上ある場合には、２以上の偏光ビームスプリッタを用いて、同様に構成すればよい。
【００４８】
このように、P偏光の透過帯域のリップルを低減する膜構造をもつ偏光ビームスプリッタ１００を用いることによって、２以上の記録方式に対する光ピックアップを行うための２以上の波長の異なる光源を有する光ピックアップ装置において、使用可能な波長帯域を広げることができる。
【００４９】
その他の実施の形態．
本発明の効果は、光学基板上に積層した偏光ビームスプリッタ膜の片側の界面が空気面となる偏光ビームスプリッタに対して生じるものである。したがって、上述した発明の実施の形態１および２では、平面状の光学基板上に偏光ビームスプリッタ膜を形成した場合について説明したが、偏光ビームスプリッタ膜を積層させる光学基板の形状は平面に限られるものではなく、他の任意の形状を持つ光学基板上に生成する場合にも本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】発明の実施の形態１における偏光ビームスプリッタを示す断面図である。
【図２】実施例１における偏光ビームスプリッタのＳ偏光の反射特性およびＰ偏光の透過特性を示すグラフである。
【図３】比較例１における偏光ビームスプリッタのＳ偏光の反射特性およびＰ偏光の透過特性を示すグラフである。
【図４】比較例２における偏光ビームスプリッタのＳ偏光の反射特性およびＰ偏光の透過特性を示すグラフである。
【図５】本発明にかかる偏光ビームスプリッタを用いた光ピックアップ装置を示す図である。
【図６】光源からの反射光および透過光と、偏光ビームスプリッタとの関係を示す概念図である。
【符号の説明】
【００５１】
１００  偏光ビームスプリッタ
２００  光ピックアップ装置
１  光学基板
２  高屈折率膜
３  低屈折率膜
４  偏光ビームスプリッタ膜
５  反射防止膜
６  第一の光源
７  第二の光源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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