(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
おおよそ３８０ｎｍ〜４４０ｎｍの波長帯域においてブルーレイディスクに用いられる波長の光の多くとも１０％以下の光を透過させるための波長帯域の分光特性変化量が０．５％／ｎｍ以下の変化量であり、
おおよそ６３０ｎｍ〜６９０ｎｍの波長帯域においてＤＶＤに用いられる波長の光の多くとも１０％以下の光を透過させるための波長帯域の分光特性変化量が０．５％／ｎｍ以下の変化量であり、
おおよそ７５０ｎｍ〜８３０ｎｍの波長帯域においてＣＤに用いられる波長の９０％以上９５％以下の光を透過させるための波長帯域の分光特性変化量が０．５％／ｎｍ以下の変化量である光学薄膜を有することを特徴とする光学部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の反射層からなる積層膜を有する反射ミラー、プリズム、ビームスプリッタなどの光学部材及びそれを有する光ヘッド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えばＣＤ（登録商標）、ＤＶＤ（登録商標）、ＨＤＤＶＤ（登録商標）、Ｂｌｕ−Ｒａｙ（登録商標）用の光ディスク等の記録媒体が知られている。
【０００３】
このような記録媒体に音楽や映像などの情報を記録再生する場合、複数の反射層からなる積層膜を有する反射ミラー、プリズム、ビームスプリッタなどの光学部材を備える記録・再生用の光ヘッド装置を有する光ディスク記録再生装置が用いられている。
【０００４】
また、リアプロジェクション・フロントプロジェクション等の画像表示装置にも、画像用の光を射出する光学エンジンから射出される光を反射する反射ミラー、プリズム、ビームスプリッタなどの光学部品を有する。
【０００５】
更に、液晶露光装置や半導体露光装置等の荷電粒子ビーム装置においても、反射ミラー、ビームスプリッタなどの光学部材が用いられている。
【０００６】
これらの光学部材として、例えば特許文献１に示されているように、偏光ビームスプリッタがあり、基板となる透明な平行平面板ＰＴと、その一方の面に施された多層光学薄膜（又は保護膜で覆われた多層光学薄膜）から成る偏光分離膜ＰＣと、他方の面に施された多層光学薄膜（又は保護膜で覆われた多層光学薄膜）から成る反射防止膜ＡＣとで構成されている。偏光分離膜ＰＣは、入射光束のＳ偏光成分をほとんど反射させ、かつ、Ｐ偏光成分をほとんど透過させる偏光分離特性を有するものであり、偏光分離膜ＰＣに対するレーザビームＬ１〜Ｌ３の偏光方向はＳ偏光である。したがって、レーザビームＬ１〜Ｌ３は、空気との接触状態にある偏光分離膜ＰＣで大部分が反射され、これにより各レーザ光源Ｄ１〜Ｄ３から光ディスクＤＫへの光路が形成される。３波長帯（波長４０５ｎｍ帯，波長６５０ｎｍ帯，波長７８０ｎｍ帯），膜面に対する入射角度６０±４°{（Ａ）５６°，（Ｂ）６０°，（Ｃ）６４°}で用いる偏光分離膜ＰＣの偏光分離特性は、次のような透過率（％；太線：Ｓ偏光の透過率，細線：Ｐ偏光の透過率）を示す。すなわち、偏光分離特性を有する偏光分離膜ＰＣは、第２の実施の形態用として最適化したものであり、実使用波長である４００ｎｍ〜４１５ｎｍ，６０±４°の範囲において、Ｐ偏光の透過率Ｔｐ＞９２％，Ｓ偏光の反射率Ｒｓ＞９５％；６５０ｎｍ〜６６５ｎｍ，入射角度６０±４°の範囲において、Ｐ偏光の透過率Ｔｐ＞９０％，Ｓ偏光の反射率Ｒｓ＞９５％；７８０ｎｍ〜７９５ｎｍ，入射角度６０±３°の範囲において、Ｐ偏光の透過率Ｔｐ＞９０％，Ｓ偏光の反射率ＲＳ＞９５％と、良好な特性が得られている。
【０００７】
また、特許文献１の図８には、反射による位相の変化｛（Ａ）波長４０５ｎｍ，（Ｂ）波長６５０ｎｍ，（Ｃ）波長７８０ｎｍでのＳ偏光の位相シフト｝が示されている。この図８から分かるように、反射による位相シフトは各波長帯の使用角度範囲において概ね直線的になっている光学部材、もしくは、３波長帯（波長４０５ｎｍ帯，波長６５０ｎｍ帯，波長７８０ｎｍ帯），膜面に対する入射角度４５±４°｛（Ａ）４１°，（Ｂ）４５°，（Ｃ）４９°｝で用いる偏光分離膜ＰＣの偏光分離特性を反射率（％；Ｒｓ：Ｓ偏光の反射率，Ｒｐ：Ｐ偏光の反射率）で示している。
【０００８】
特許文献１の図１０に、３波長帯（波長４０５ｎｍ帯，波長６５０ｎｍ帯，波長７８０ｎｍ帯），膜面に対する入射角度４５±４°｛（Ａ）４１°，（Ｂ）４５°，（Ｃ）４９°｝で用いる偏光分離膜ＰＣの偏光分離特性を透過率（％；太線：Ｓ偏光の透過率，細線：Ｐ偏光の透過率）で示す。この偏光分離特性を有する偏光分離膜ＰＣは、偏光ビームスプリッタＢＳの配置を第２の実施の形態の状態から変えて最適化したものであり、実使用波長である４００ｎｍ〜４１５ｎｍ，入射角度４５±４°の範囲において、Ｐ偏光の透過率Ｔｐ＞９２％，Ｓ偏光の反射率Ｒｓ＞９５％；６５０ｎｍ〜６６５ｎｍ，入射角度４５±４°の範囲において、Ｐ偏光の透過率Ｔｐ＞９０％，Ｓ偏光の反射率Ｒｓ＞９５％；７８０ｎｍ〜７９５ｎｍ，入射角度４５±３°の範囲において、Ｐ偏光の透過率Ｔｐ＞９０％，Ｓ偏光の反射率ＲＳ＞９５％と、良好な特性が得られている。
【０００９】
また、特許文献１の図１１には、反射による位相の変化｛（Ａ）波長４０５ｎｍ，（Ｂ）波長６５０ｎｍ，（Ｃ）波長７８０ｎｍでのＳ偏光の位相シフト｝が示されている。図１１から分かるように、反射による位相シフトは各波長帯の使用角度範囲において概ね直線的になっている光学部材が示されている。
【特許文献１】特開２００５−１４１８７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した特許文献１では、反射による位相シフトは各波長帯の使用角度範囲において概ね直線的になっているとはいえ、波長４０５ｎｍ、波長６５０ｎｍ、波長７８０ｎｍの光を分光するための特性変化量が充分ではないため、分光に伴う光の損失が生じてしまう虞がある。
【００１１】
そのため、ｐ偏光やｓ偏光の光であっても高い反射率特性を維持し、ＨＤ  ＤＶＤ用、Ｂｌｕ−Ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用の光ディスクの情報を再生記録するとき、高品質高画質の音声や画像などの情報を再生記録することができない。
【００１２】
そこで、本発明は、近紫外域、可視域、赤外域におけるそれぞれの広帯域において分光特性変化量を０．５％／ｎｍ以下の変化量に抑え、特にＰ偏光の光において高い反射率特性あるいは透過率測定を維持し、Ｂｌｕｅ・ＤＶＤ・ＣＤ波長を集中し、光路を変える機能と、モニターへ一部光を逃がす機能（３波長を同時に）を有し、ＣＤ用、ＨＤＤＶＤ用、Ｂｌｕ−Ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用の光ディスクの情報を再生記録するとき、高品質高画質の音声や画像などの情報の再生記録を可能にする反射ミラー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】
【００１３】
上述した目的を達成するため、この発明は、特許請求の範囲の各請求項に記載した事項を特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上により、本発明は、近紫外域、可視域、赤外域におけるそれぞれの広帯域において分光特性変化量を０．５％／ｎｍ以下の変化量に抑え、特にＰ偏光の光において高い反射率特性あるいは透過率測定を維持し、ＣＤ用、ＨＤＤＶＤ用、Ｂｌｕ−Ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用の光ディスクの情報を再生記録するとき、高品質高画質の音声や画像などの情報の再生記録を可能にする反射ミラーを提供することができる。
【００１５】
また、波長４０５ｎｍ、波長６５０ｎｍ、波長７８０ｎｍそれぞれの光源の温度ドリフトに対応して、各波長範囲で透過率の変化がほとんどない光学部材を提供することができる。
【００１６】
また、Ｐ偏光の一部の光を透過もしくは反射させることができ、３波長用の反射ミラーにも適用することができる。
【００１７】
また、部品点数を削減することができる。
【発明の実施の形態】
【００１８】
図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る光ヘッドを示す。
【００２０】
ＴＭＲ（三波長用反射ミラー）１は、断面が台形状の透明基板と、透明基板の下底（一方の面）にコーティングして成膜した光学多層膜を有している。この光学多層膜のコーティング方法は、真空蒸着・イオンアシスト・イオンプレーティング・スパッタリング等の物理蒸着法でも良いし、コート液に浸漬させコートする浸漬法、スピン法などであってもよい。
【００２１】
基板は、断面が台形形状の基板に限定されず、断面が矩形形状のものであってもよい。
【００２２】
また、成膜する光学多層膜は、好ましくは、透明基板（基材）上に、低屈折率材料であるＳｉＯ２と高屈折率材料であるＮｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２等の一つ以上の材料による交互層で３０層からなる。この積層構造によって、所定の分光特性を有する。
【００２３】
また、透明基板（基材）は、透明なガラス基板のような光学基材であればよい。更に、例えば液晶露光装置や半導体露光装置等の荷電粒子ビーム装置などに反射ミラーとして用いる場合には、透明基板（基材）に石英、蛍石（ＣａＦ２）などの光学基材を用いてもよい。
【００２４】
また、プリズムなどの底面（貼り合わせ面）に上記多層膜を積層し、２つ以上のプリズムを組み合わせ、ビームスプリッタなどの光学部材に適用してもよい。
【００２５】
ここで、Ｂｌｕ−Ｒａｙ用、ＨＤＤＶＤ用光ディスクに用いられる波長は、好ましくは、４０５ｎｍを含む３８０ｎｍ〜４４０ｎｍの波長域であり、ＤＶＤ用に用いられる波長は、波長６３０ｎｍ〜６９０ｎｍであり、ＣＤ用に用いられる波長は、７５０ｎｍ〜８３０ｎｍの波長域である。
【００２６】
ＣＤ、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−Ｒａｙ用のそれぞれの光源から発光されたレーザ光は、それぞれ下記のように、ＣＤ、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−Ｒａｙディスクなどの記録媒体に導光され、音楽、映像などの情報を記録再生する。
【００２７】
すなわち、それぞれのレーザ光は、レーザ光源から記録媒体に向かう往路、復路で下記のような光路をとる。
【００２８】
＜往路＞
Ｂｌｕ−Ｒａｙ用の場合、図１に例示するように、順に、ＬＤ（ブルー用半導体レーザ）２、Ｐｒｉｓｍ（プリズム）３、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）４、ＴＭＲ（三波長用ミラー）１、ＣＬ（集光レンズ）５、ＲＭＲ（反射ミラー）６を通過し、Ｂｌｕ−Ｒａｙ用レーザ光は、ＦＭＰＤ（レーザ光量測定器）９で光量が充分かどうか測定検査される。
【００２９】
ＤＶＤ用の場合、順に、ＬＤ（半導体レーザ）７、Ｐｒｉｓｍ（プリズム）３、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）４、ＴＭＲ（三波長用ミラー）１、ＣＬ（集光レンズ）５、ＲＭＲ（反射ミラー）６を通過し、ＤＶＤ用レーザ光は、ＦＭＰＤ（レーザ光量測定器）９で光量が充分なのか測定検査される。
【００３０】
ＣＤ用の場合、順に、ＬＤ（半導体レーザ）８、ＴＭＲ（三波長用ミラー）１、ＣＬ（集光レンズ）５、ＲＭＲ（反射ミラー）６を通過し、ＦＭＰＤ（レーザ光量測定器）９で光量が充分なのか測定検査される。
【００３１】
＜復路＞
Ｂｌｕ−Ｒａｙ用の場合、順に、ＲＭＲ（反射ミラー）６、ＣＬ（集光レンズ）５、ＴＭＲ（三波長用ミラー）１、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）４を通過し、ＰＤ（光量測定器）１０で測定検査される。
【００３２】
ＤＶＤ用の場合、順に、ＲＭＲ（反射ミラー）６、ＣＬ（集光レンズ）５、ＴＭＲ（三波長用ミラー）１、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）４を通過し、ＰＤ（光量測定器）１０で光量が充分なのか測定検査される。
【００３３】
ＣＤ用の場合、順に、ＲＭＲ（反射ミラー）６、ＣＬ（集光レンズ）５、ＴＭＲ（三波長用ミラー）１を通過し、ＰＤ（光量測定器）１０で光量が充分なのか測定検査される。
【００３４】
往路および復路のいずれにおいても、三波長用ミラー（ＴＭＲ）１を透過あるいは反射する。
【００３５】
三波長用反射ミラー（ＴＭＲ）１に積層した膜の構成は、好ましくは、表１に示すとおりである。ＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ３の交互層（３０層）の光学薄膜である。
【表１】
0005086864.tif 000002
【００３６】
また、ＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ３の交互層の光学薄膜以外にも、Ｔａ２Ｏ５−ＳｉＯ２の交互層の光学薄膜であってもよい。三波長用反射ミラー（ＴＭＲ）１にＴａ２Ｏ５−ＳｉＯ２の交互層を積層した膜の構成は、好ましくは、表２に示すとおりである。Ｔａ２Ｏ５−ＳｉＯ２の交互層（３８層）の光学薄膜である。
【表２】
0005086864.tif 000003
【００３７】
本発明に係る好ましい光学部材は、所定の波長の多くとも１０％以下の光を透過させ、所定の波長帯域の分光特性変化量が０．５％／ｎｍ以下の変化量である光学薄膜を有することを特徴としている。
【００３８】
あるいは、本発明に係る好ましい光学部材は、所定の波長の少なくとも９０％以上の光を透過させるための波長帯域の分光特性変化量が０．５％／ｎｍ以下の変化量である成膜を有することを特徴としている。
【００３９】
あるいは、好ましくは、おおよそ３８０ｎｍ〜４４０ｎｍの波長帯域、６３０ｎｍ〜６９０ｎｍの波長帯域、７５０ｎｍ〜８３０ｎｍの波長帯域の各波長帯域の１つ以上の波長帯域の波長の多くとも１０％以下の光を透過させるための波長帯域の分光特性変化量が０．５％／ｎｍ以下の変化量であり、上記各波長帯域の１つ以上の波長帯域の波長の少なくとも９０％以上の光を透過させるための波長帯域の分光特性変化量が０．５％／ｎｍ以下の変化量である光学薄膜を有する。
【００４０】
また、好ましくは、おおよそ３８０ｎｍ〜４４０ｎｍの波長帯域、６３０ｎｍ〜６９０ｎｍの波長帯域、７５０ｎｍ〜８３０ｎｍの波長帯域の各波長帯域の１つ以上の波長帯域の波長の多くとも５％の光を透過させるための波長帯域の分光平坦度が０．５％以下の変化量であり、上記各波長帯域の１つ以上の波長帯域の波長の少なくとも９５％の光を透過させるための波長帯域の分光平坦度が０．５％以下の変化量である光学薄膜を有する。
【００４１】
また、好ましくは、おおよそ３８０ｎｍ〜４４０ｎｍの波長帯域においてブルーレイディスクに用いられる波長の光の一部を透過させ、残りの光を反射させ、おおよそ６３０ｎｍ〜６９０ｎｍの波長帯域においてＤＶＤに用いられる波長の光の一部を透過させ、残りの光を反射させ、おおよそ７５０ｎｍ〜８３０ｎｍの波長帯域においてＣＤに用いられる波長の光の一部を透過させ、残りの光を反射させるための波長帯域の分光特性変化量が０．５％／ｎｍ以下の変化量である光学薄膜を有する。
【００４２】
また、好ましくは、おおよそ３８０ｎｍ〜４４０ｎｍの波長帯域においてブルーレイディスクに用いられる波長の光の多くとも１０％以下の光を透過させるための波長帯域の分光特性変化量が０．５％／ｎｍ以下の変化量であり、
また、好ましくは、おおよそ６３０ｎｍ〜６９０ｎｍの波長帯域においてＤＶＤに用いられる波長の光の少なくとも１０％以下の光を透過させるための波長帯域の分光特性変化量が０．５％／ｎｍ以下の変化量であり、おおよそ７５０ｎｍ〜８３０ｎｍの波長帯域においてＣＤに用いられる波長の少なくとも９０％以上の光を透過させるための波長帯域の分光特性変化量が０．５％／ｎｍ以下の変化量である光学薄膜を有する。
【００４３】
また、上述した反射ミラー、プリズム、ビームスプリッタなどの光学部材を、ＣＤ用、ＤＶＤ用、あるいはＢｌｕ−ＲａｙＤｉｓｃ用の録音録画再生のレコーダなどの光ヘッド装置に設け、それぞれの波長帯域で透過した光を検知するモニタ光学部材を有し、それぞれの波長帯域で反射した光によりブルーレイディスクまたはＤＶＤまたはＣＤに投影し、録音録画再生を行うようにしてもよい。
【００４４】
図２〜４は、Ｐ偏光の透過率と波長との関係（Ｔｐ）と、Ｓ偏光の透過率と波長との関係（Ｔｓ）を示す。
【００４５】
本発明の前述の実施例では、図２に示すように、所定波長のＰ偏光の一部の光を透過もしくは反射する光学部材に適用しているが、本発明は、これに限定されず、Ｓ偏光の一部の光を透過もしくは反射する光学部材に用いても良い。なお、Ｂｌｕ−ＲａｙＤｉｓｃ用の波長は、レーザーパワーが大きいため、図３〜４に示すように、Ｔａ２Ｏ５−ＳｉＯ２の光学薄膜を積層した光学部材を用いても良い。
【００４６】
以上の構成により、以下のような効果が得られる。
【００４７】
３８０ｎｍ〜４４０ｎｍ、６３０ｎｍ〜６９０ｎｍ、７５０ｎｍ〜８３０ｎｍの波長域のレーザ光に対して、光量測定器ＦＭＰＤを一つ設置するだけでよく、部品点数が少なくなる。
【００４８】
また、三波長用反射ミラーなどの光学部材に積層する膜は、蒸着膜でも良く、貼り合わせが無く部品信頼性が向上する。
【００４９】
また、波面収差管理が容易になる。今まで、ＣＤ用にミラーを三波長用反射ミラーに貼付していたが、上記三波長用反射ミラーなどの光学部材により、裏にミラーを貼る必要がなくなり、製造工程がすくなくなる。分光平坦性が良好であり，ＬＤ温度特性に対して広帯域となり、温度特性、経時的変化などによりレーザ光の波長域が安定しなくなった場合においても対応することができ、製品の信頼性がさらに向上する。
【００５０】
本発明は、近紫外域、可視域、赤外域におけるそれぞれの広帯域において分光特性変化量を０．５％／ｎｍ以下の変化量に抑え、特にＰ偏光の光において高い反射率特性あるいは透過率測定を維持し、ＣＤ用、ＨＤＤＶＤ用、Ｂｌｕ−Ｒａｙ  Ｄｉｓｃ用の光ディスクの情報を再生記録するとき、高品質高画質の音声や画像などの情報の再生記録を可能にする反射ミラーを提供することができる。
【００５１】
また、波長４０５ｎｍ、波長６５０ｎｍ、波長７８０ｎｍそれぞれの光源の温度ドリフトに対応して、各波長範囲で透過率の変化がほとんどない光学部材を提供することができる。また、Ｐ偏光の一部の光を透過もしくは反射させることができ、３波長用の反射ミラーにも適用することができる。また、部品点数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の好ましい実施例による光ヘッドの概略を示す。
【図２】Ｐ偏光の透過率と波長との関係（Ｔｐ）と、Ｓ偏光の透過率と波長との関係（Ｔｓ）を示す。
【図３】Ｐ偏光の透過率と波長との関係（Ｔｐ）と、Ｓ偏光の透過率と波長との関係（Ｔｓ）を示す。
【図４】Ｐ偏光の透過率と波長との関係（Ｔｐ）と、Ｓ偏光の透過率と波長との関係（Ｔｓ）を示す。
【符号の説明】
【００５３】
１  三波長用ミラー（ＴＭＲ）
４  偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
５  集光レンズ（ＣＬ）
６  反射ミラー（ＲＭＲ）
１０  光量測定器（ＰＤ）
【図１】
0005086864.tif 000004
【図２】
0005086864.tif 000005
【図３】
0005086864.tif 000006
【図４】
0005086864.tif 000007