光吸収膜、光学素子および光ピックアップ装置
【課題】耐光性および耐候性に優れ、かつ、青紫色の光の透過率を所定の割合で低下させるとともに、反射率を確実に抑制し得る光吸収膜、およびかかる光吸収膜を備えた低コストの光学素子および光ピックアップ装置を提供すること。
【解決手段】光吸収膜９は、基材１０側から、第１の層１、第２の層２、第３の層３、第４の層４、第５の層５、第６の層６、第７の層７および第８の層８が、この順で積層されてなるものである。これらの８層のうち、第１の層１、第４の層４および第７の層７がそれぞれ高屈折率層に相当する。一方、第２の層２、第６の層６および第８の層８がそれぞれ低屈折率層に相当する。また、第３の層３および第５の層５がそれぞれ光吸収層に相当する。光吸収層は、低屈折率層および高屈折率層に比べて光吸収率が高い層であり、かつ遷移金属の酸化物で構成されたものである。この酸化物としては、Ｆｅ２Ｏ３が好ましい。
【解決手段】光吸収膜９は、基材１０側から、第１の層１、第２の層２、第３の層３、第４の層４、第５の層５、第６の層６、第７の層７および第８の層８が、この順で積層されてなるものである。これらの８層のうち、第１の層１、第４の層４および第７の層７がそれぞれ高屈折率層に相当する。一方、第２の層２、第６の層６および第８の層８がそれぞれ低屈折率層に相当する。また、第３の層３および第５の層５がそれぞれ光吸収層に相当する。光吸収層は、低屈折率層および高屈折率層に比べて光吸収率が高い層であり、かつ遷移金属の酸化物で構成されたものである。この酸化物としては、Ｆｅ２Ｏ３が好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光吸収膜、光学素子および光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
音楽や映像を記録する手段として、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等のディスク状記録媒体（光ディスク）が普及している。これらの光ディスクには、再生専用型のものと、追記型または書き換え型のような記録型のものが知られている。このうち、記録型の光ディスクに情報を記録するには、光ディスクの記録層にレーザー光を照射し、これにより記録層中の化学構造を変化させることで記録マークを形成する。一方、光ディスクの記録層に記録された情報を再生するには、光ディスクにレーザー光を照射し、記録マークで反射された反射光を光検出器で検出し、光信号を電気信号に変換することにより情報を再生する。このような情報の記録・再生を行う装置が光ピックアップ装置である。
【０００３】
光ピックアップ装置にも、再生機能のみを有するものと、再生機能および記録機能を有するものとがあるが、後者の光ピックアップ装置は、半導体レーザー、コリメートレンズ、ビームスプリッター、波長板、対物レンズ、検出レンズ、シリンドリカルレンズ、光検出器等の各種光学素子の組み合わせで構成される。
このうち、半導体レーザーとしては、波長６６０〜７９０ｎｍ程度の比較的長波長の赤色のレーザー光を出射するものが用いられる。
【０００４】
これに対し、近年、波長が４５０ｎｍ未満と短い青紫色のレーザー光を出射する半導体レーザーを用いた光ピックアップ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このような光ピックアップ装置を用いることにより、情報の記録密度を高めることができ、その結果、光ディスクの記録容量を高めることができる。
ここで、記録機能と再生機能とを備える光ピックアップ装置では、記録時に光ディスクに照射するレーザー光のパワーと再生時に照射するパワーとの間で十分な差が必要とされる。これは、記録時には、光ディスクの記録層の化学構造を一部変化させて記録マークを形成し、再生時にはこの記録マークを変質・劣化させることなく、記録マークの形成による反射率の変化を検出するという記録・再生の原理によるものである。したがって、従来の光ピックアップ装置では、記録時と再生時とで半導体レーザーに供給する電力を異ならせることにより、発振するレーザー光のパワーを適宜調整していた。
【０００５】
ところが、近年、半導体レーザーの最大定格出力が高まり、これに伴って記録速度をより高めることが可能になりつつある。
しかしながら、半導体レーザーの最大定格出力を高めた結果、安定的に発振可能な最低出力も高くなり、再生時におけるレーザー光のパワーとしては高過ぎるという問題が顕在化してきた。このため、半導体レーザーの出力を、安定的に発振可能な範囲から逸脱しないように調整しつつ、光ディスクに照射されるレーザー光のパワーを弱める必要がある。
このようにレーザー光を弱める手段としては、透過する光を減光する減光フィルター（ＮＤフィルター）等が知られている。特許文献２には、誘電体膜と金属膜とを積層することによって構成される光吸収膜が提案されている。
【０００６】
しかしながら、この光吸収膜では、光吸収層として金属膜を用いているため、長期にわたる耐光性（耐候性）に劣ることが課題となる。特に、波長の短い青紫色のレーザー光に長期間曝された場合、金属膜の劣化が著しく進行し、光吸収膜の光学特性が短時間で劣化してしまうことが問題となっている。
また、光吸収膜の層構成によっては、光吸収膜の外表面または光吸収膜と基材との界面でレーザー光が反射される。この反射光が迷光となり、光検出器や半導体レーザー（レーザー発振器）に入射すると、ノイズやパワーの揺らぎが増加し、光ピックアップ装置の誤作動を招くおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１７６８２３号公報
【特許文献２】特開平５−９３８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、耐光性および耐候性に優れ、かつ、青紫色の光の透過率を所定の割合で低下させるとともに、反射率を確実に抑制し得る光吸収膜、およびかかる光吸収膜を備えた低コストの光学素子および光ピックアップ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本発明の光吸収膜は、基材上に設けられた光吸収膜であって、
波長４０５ｎｍの光について、透過率が２〜９８％であり、かつ、前記光吸収膜の基材側からの入射光の反射率、および、前記光吸収膜の他方の反基材側からの入射光の反射率の少なくとも一方が１％以下であることを特徴とする。
【００１０】
これにより、耐光性および耐候性に優れ、かつ、青紫色の光の透過率を所定の割合で低下させるとともに、反射率を確実に抑制し得る光吸収膜が得られる。その結果、光源から出射した光をこの光吸収膜で減光する場合、光源の出力を低下させる必要がないため、光源を安定的に駆動させることができ、かつ不本意な反射光の発生を抑制することができるので、迷光の発生を防止することができる。
【００１１】
［適用例２］
本発明の光吸収膜では、当該光吸収膜の基材側からの波長４０５ｎｍの入射光の反射率、および、当該光吸収膜の他方の反基材側からの波長４０５ｎｍの入射光の反射率の双方が１％以下であることが好ましい。
これにより、光吸収膜の両面からの入射光において、不本意な反射光の発生を抑制し、迷光の発生をより確実に防止することができる。
【００１２】
［適用例３］
本発明の光吸収膜では、波長６６０ｎｍの光および波長７９０ｎｍの光について、透過率がそれぞれ９５％以上であり、かつ、前記光吸収膜の両側に対する入射光の反射率がそれぞれ１％以下であることが好ましい。
これにより、光吸収膜は、ＣＤ、ＤＶＤ等の記録・再生に用いられる比較的長波長光を透過可能なものとなる。このため、光吸収膜は、光源の出力を低下させずに安定的に発振させつつ、波長４０５ｎｍの光を選択的に減光し、ＢＤ等の再生を可能にするとともに、波長６６０ｎｍの光および波長７９０ｎｍの光を選択的に高い透過率で透過して、ＣＤおよびＤＶＤの記録・再生も可能にする光吸収膜となる。
【００１３】
［適用例４］
本発明の光吸収膜は、基材上に設けられ、相対的に屈折率が低い低屈折率層と相対的に屈折率が高い高屈折率層とが交互にかつ合計で３層以上積層された積層体を含む光吸収膜であって、
前記積層体の前記低屈折率層と前記高屈折率層との間または前記積層体の外側に隣接して設けられ、前記低屈折率層および前記高屈折率層に比べて光吸収率が高い層であり、かつ遷移金属の酸化物で構成された光吸収層を１層以上含むことを特徴とする。
これにより、耐光性および耐候性に優れ、かつ、青紫色の光の透過率を所定の割合で低下させるとともに、反射率を確実に抑制し得る光吸収膜が得られる。その結果、光源の出力を低下させる必要がないため、光源を安定的に駆動させることができ、かつ不本意な反射光の発生を抑制することができるので、迷光の発生を防止することができる。
【００１４】
［適用例５］
本発明の光吸収膜では、前記遷移金属の酸化物は、波長４０５ｎｍの光に対する消衰係数ｋが０．０５〜２であることが好ましい。
これにより、光吸収層は、青紫色の光を確実に吸収し、減光し得るものとなる。
［適用例６］
本発明の光吸収膜では、前記遷移金属の酸化物は、Ｆｅ２Ｏ３であることが好ましい。
Ｆｅ２Ｏ３は、化学的に極めて安定であるため、光吸収膜の耐光性および耐候性をより高めることができる。また、Ｆｅ２Ｏ３は、青紫色の光を選択的に吸収することができるので、光吸収膜は、青紫色の光を所定の割合で吸収するとともに、それ以外の色の光の透過に影響を及ぼし難いものとなる。すなわち、Ｆｅ２Ｏ３で構成された光吸収層は、透過光のうち、特に青紫色の光を選択的に吸収して減光することができる。
【００１５】
［適用例７］
本発明の光吸収膜では、前記光吸収層の幾何学的膜厚は、１〜２００ｎｍであることが好ましい。
これにより、光吸収層を透過する青紫色の光を適度に吸収して減光することができ、この光吸収層の膜厚を適宜設定することにより、波長４０５ｎｍの光の透過率が２〜９８％の範囲で所望の値を有する光吸収膜が得られる。
【００１６】
［適用例８］
本発明の光吸収膜では、前記低屈折率層の波長４０５ｎｍの光の屈折率は、１以上１．８未満であり、前記高屈折率層の波長４０５ｎｍの光の屈折率は、１．８以上であることが好ましい。
これにより、光吸収膜に反射防止膜としての十分な機能を付与することができる。
【００１７】
［適用例９］
本発明の光吸収膜では、前記低屈折率層は、酸化ケイ素で構成されており、前記高屈折率層は、酸化タンタルで構成されていることが好ましい。
酸化ケイ素は、屈折率が低くかつ硬く傷つきにくく、耐候性、透光性に優れているため、低屈折率層の構成材料として特に好適であり、酸化タンタルは、屈折率が高くかつ耐候性、透光性に優れているため、高屈折率層の構成材料として特に好適である。
【００１８】
［適用例１０］
本発明の光吸収膜では、前記積層体は、前記低屈折率層と前記高屈折率層とが合計で４層以上積層されたものであり、前記光吸収層は、前記積層体の基材側の最外層または他方の最外層から数えて３層目または４層目に位置していることが好ましい。
これにより、光吸収層と外気との接触を防止して、光吸収層の耐候性を高め、光吸収層の経時的な変質・劣化に伴って光学特性が経時的に変化してしまうのを防止することができる。また、光吸収膜の反射率の低下に対しても、この積層位置が寄与していると推察されることから、低反射の光吸収膜が得られる。
【００１９】
［適用例１１］
本発明の光吸収膜は、前記光吸収層を２層以上含んでいることが好ましい。
これにより、減光特性の安定が期待できる。
［適用例１２］
本発明の光吸収膜は、前記光吸収層同士が隣接しないように、前記光吸収層を偶数層含んでおり、
前記偶数層の光吸収層は、前記高屈折率層または前記低屈折率層を挟んで、厚さ方向に対称の関係になるよう位置していることが好ましい。
これにより、光の入射方向によらず、すなわち双方向からの入射光に対する反射率を確実に抑制し得る光吸収膜が得られる。
【００２０】
［適用例１３］
本発明の光吸収膜は、２層以上の前記低屈折率層と１層以上の前記高屈折率層とが積層された積層体と、２層以上の前記光吸収層とを含んでおり、
その一部に、前記低屈折率層、前記光吸収層、前記高屈折率層、前記光吸収層、前記低屈折率層の順で積層された部位を含んでいることが好ましい。
これにより、光吸収膜が光の入射方向によらず反射率を確実に抑制する効果がより顕著に発揮される。
【００２１】
［適用例１４］
本発明の光学素子は、透光性を有する基材と、
該基材上に設けられ、本発明の光吸収膜と、を備えることを特徴とする。
これにより、耐光性および耐候性に優れ、かつ、青紫色の光の透過率を所定の割合で低下させるとともに、反射率を確実に抑制し得る光学素子が得られる。その結果、光源から出射した光をこの光学素子で減光する場合、光源の出力を低下させる必要がないため、光源を安定的に駆動させることができ、かつ不本意な反射光の発生を抑制することができるので、迷光の発生を防止することができる。
【００２２】
［適用例１５］
本発明の光学素子では、減光フィルターであることが好ましい。
これにより、耐光性および耐候性に優れ、かつ、青紫色の光の透過率を所定の割合で低下させるとともに、反射率を確実に抑制し得る減光フィルターが得られる。その結果、光源から出射した光をこの減光フィルターで減光する場合、光源の出力を低下させる必要がないため、光源を安定的に駆動させることができ、かつ不本意な反射光の発生を抑制することができるので、迷光の発生を防止することができる。そして、ＣＤ、ＤＶＤおよびＢＤの３種類の光ディスクの記録・再生に用いることができる減光フィルターが得られる。
【００２３】
［適用例１６］
本発明の光ピックアップ装置は、本発明の光学素子を備えることを特徴とする。
これにより、波長４０５ｎｍの光を出射する光源の出力を低下させることなく、光源を安定的に駆動させつつ、不本意な反射光の発生を抑制し、迷光の発生を確実に防止し得るＢＤ用の光ピックアップ装置が得られる。また、この光ピックアップ装置は、ＣＤ、ＤＶＤの記録・再生も可能であることから、ＣＤ、ＤＶＤおよびＢＤの３種類の光ディスクの安定した記録・再生が可能な光ピックアップ装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の光学素子の第１実施形態を適用した減光フィルター示す縦断面図である。
【図２】本発明の光学素子の第２実施形態を適用した減光フィルター示す縦断面図である。
【図３】本発明の光ピックアップ装置の実施形態を示す平面図である。
【図４】実施例１の分光透過率曲線および分光反射率曲線である。
【図５】実施例２の分光透過率曲線および分光反射率曲線である。
【図６】実施例３の分光透過率曲線および分光反射率曲線である。
【図７】実施例４の分光透過率曲線および分光反射率曲線である。
【図８】実施例５の分光透過率曲線および分光反射率曲線である。
【図９】比較例の分光透過率曲線および分光反射率曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の光吸収膜、光学素子および光ピックアップ装置を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
本発明の光学素子は、透光性を有する基材と、その上面に設けられた光吸収膜（本発明の光吸収膜）とを有している。
このうち、光吸収膜は、相対的に屈折率が低い低屈折率層と、相対的に屈折率が高い高屈折率層とが、交互に３層以上積層された積層体と、この積層体中または積層体に隣接して設けられ、低屈折率層および高屈折率層の構成材料に比べて光吸収率が高い遷移金属の酸化物で構成された１層以上の光吸収層とを含むことを特徴とするものである。
【００２６】
このような光学素子は、透過する光を所定の割合で減光するとともに、入射部での光の反射を抑制可能な減光フィルター（ＮＤフィルター）等に適用することが可能である。
特に、本発明の光学素子は、波長４０５ｎｍ程度（一般的には４０５±１０ｎｍ）の青紫色の光の透過率を所定の割合で減光するとともに、この光の反射率を抑えることができる。このため、本発明の光学素子は、波長４０５ｎｍの光を用いて光ディスクの再生機能および記録機能を有する光ピックアップ装置用の各種光学素子に適用した場合、光源からの光を適度に減光して、再生に適したパワーの光を得ることができるため、特に有用である。なお、このような青紫色の光を用いて再生・記録を行う光ディスクは、例えばＢＤ（Blu-ray Disc（登録商標））、ＨＤ−ＤＶＤ（High-Definition Digital Versatile Disc）として知られている。なお、光ピックアップ装置については、光吸収膜および光学素子の説明後に詳述する。
【００２７】
＜光吸収膜および光学素子＞
≪第１実施形態≫
まず、本発明の光吸収膜を備える本発明の光学素子の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の光学素子の第１実施形態を適用した減光フィルター示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図１中の上側を「上」または「表面側」、下側を「下」または「基材側」と言う。また、図１中の光吸収膜を構成する各層の厚さは、それぞれ同じ比率になっているが、これは実際の比率を反映するものではない。
図１に示す減光フィルター２０は、透光性を有する基材１０と、その上面に設けられた光吸収膜９とを有している。
【００２８】
以下、減光フィルター２０の各部の構成について順次詳述する。
基材１０は、光吸収膜９を成膜する下地となるものであり、板状物、フィルム状物、レンズ形状物、プリズム形状物等が挙げられる。
このような基材１０は、主として可視光線を透過可能な透光性材料で構成される。かかる透光性材料としては、例えば、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスのような各種ガラス材料、水晶、サファイアのような各種結晶性材料、透光性アルミナ、チタン酸ジルコン酸鉛のような各種セラミックス材料、ポリカーボネート等のポリカーボネート系樹脂、ポリ（メタ）アクリレート等のアクリル系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂のような各種樹脂材料等が挙げられる。
このような基材１０の平均厚さは、特に限定されないものの、加工のコストや減光フィルター２０の重量等を考慮した場合、好ましくは０．２〜１０ｍｍ程度、より好ましくは０．５〜３ｍｍ程度とされる。
【００２９】
本発明の光吸収膜の一例として図１に示す光吸収膜９は、基材１０側から、第１の層１、第２の層２、第３の層３、第４の層４、第５の層５、第６の層６、第７の層７および第８の層８が、この順で積層されてなるものである。
これらの８層は、相対的に屈折率が低い低屈折率層と、相対的に屈折率が高い高屈折率層と、光吸収層の３種類の層の組み合わせからなる。
【００３０】
具体的には、第１の層１、第４の層４および第７の層７が、それぞれ高屈折率層に相当する。一方、第２の層２、第６の層６および第８の層８が、それぞれ低屈折率層に相当する。また、第３の層３および第５の層５が、それぞれ光吸収層に相当する。
このように、光吸収膜９は、光吸収層に相当する第３の層３および第５の層５を除けば、低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層されたものになっている。換言すれば、光吸収膜９は、低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層してなる積層体と、この積層体中の層間に設けられた２層の光吸収層とを有している。これにより、光吸収膜９は、全体として、入射する光の反射を防止する反射防止膜としての機能を有するものとなる。
【００３１】
なお、積層体の層数は、特に限定されないが、好ましくは４〜２０層程度、より好ましくは６〜１５層程度とされる。
このような図１に示す８層の光吸収膜９の場合、各層の幾何学的膜厚は、一例として、第１の層１が１０〜８０ｎｍ程度、第２の層２が１０〜８０ｎｍ程度、第３の層３が２〜２０ｎｍ程度、第４の層４が２０〜１５０ｎｍ程度、第５の層５が２〜２０ｎｍ程度、第６の層６が１０〜８０ｎｍ程度、第７の層７が２０〜１５０ｎｍ程度、第８の層８が２０〜１５０ｎｍ程度とされる。
【００３２】
ここで、低屈折率層および高屈折率層は、それぞれ透光性を有する材料で構成されるが、各層を構成する材料は、相互の屈折率の大小関係に基づいて適宜選択することができる。この材料としては、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ２等）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５等）、酸化チタン（ＴｉＯ２等）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２等）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５等）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３等）等の酸化物系材料、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２等）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２等）等のフッ化物系材料等が挙げられる。
【００３３】
これらの各種材料の中でも、低屈折率層の構成材料と高屈折率層の構成材料の好ましい組み合わせとしては、例えば、酸化ケイ素と酸化タンタル、酸化ケイ素と酸化チタン、酸化ケイ素と酸化ニオブ、フッ化マグネシウムと酸化タンタル等が挙げられる。
このうち、酸化ケイ素は、屈折率が低くかつ硬く傷つきにくく、耐候性、透光性に優れているため、低屈折率層の構成材料として特に好適である。一方、酸化タンタルは、屈折率が高くかつ耐候性、透光性に優れているため、高屈折率層の構成材料として好適である。
【００３４】
また、これらの材料の２種以上を組み合わせて用いることもできる。例えば、低屈折率層に相当する第２の層２、第６の層６および第８の層８の３層のうち、２層が酸化ケイ素で構成され、残る１層がフッ化マグネシウムで構成されていてもよい。
また、低屈折率層と高屈折率層との間における屈折率の大小関係は、相対的な関係であれば足りるが、各層の具体的な屈折率は以下のような範囲であることが好ましい。
すなわち、低屈折率層の波長４０５ｎｍの光における屈折率は、１以上１．８未満であるのが好ましく、１〜１．７程度であるのがより好ましく、１〜１．５程度であるのがさらに好ましい。
【００３５】
一方、高屈折率層の波長４０５ｎｍの光における屈折率は、１．８以上であるのが好ましく、２以上であるのがより好ましい。このような屈折率の範囲で、低屈折率層および高屈折率層を適宜選択すれば、光吸収膜９に反射防止膜としての機能を確実に付与することができる。
また、高屈折率層および低屈折率層の幾何学的膜厚は、光吸収膜全体の層構成に応じて適宜設定されるものの、その範囲は、１〜５００ｎｍ程度であるのが好ましく、２〜３００ｎｍ程度であるのがより好ましい。
また、最表面層である第８の層８は、低屈折率層に相当するが、これにより光吸収膜９と空気との屈折率差が低減されることとなり、最表面における反射を抑制することができる。
【００３６】
一方、光吸収層は、透過する光を所定の割合で吸収し、減光する機能を有する。かかる光吸収層を構成する材料としては、遷移金属の酸化物のうち、低屈折率層および高屈折率層に比べて光吸収率が高い材料が用いられる。具体的には、例えば、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４のような酸化鉄、Ｃｒ２Ｏ３のような酸化クロム、ＮｉＯ、Ｎｉ２Ｏ３のような酸化ニッケル、Ｃｏ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４のような酸化コバルト、Ｖ２Ｏ５のような酸化バナジウム、ＣｕＯのような酸化銅、Ｍｎ２Ｏ４のような酸化マンガン等が挙げられる。
【００３７】
これらの中でも、酸化鉄が好ましく、Ｆｅ２Ｏ３がより好ましい。特にＦｅ２Ｏ３は、化学的に極めて安定であるため、光吸収膜９および減光フィルター２０の耐光性および耐候性をより高めることができる。また、Ｆｅ２Ｏ３は、前述した青紫色の光を選択的に吸収することができる。これにより、光吸収層は、青紫色の光を所定の割合で吸収するとともに、それ以外の色（波長）の光の透過に影響を及ぼし難いものとなる。すなわち、Ｆｅ２Ｏ３で構成された光吸収層は、透過光のうち、特に青紫色の光を選択的に吸収して減光することができる。
【００３８】
ところで、従来では、このような光吸収層として、各種金属材料、金属窒化物（ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＳｉＮ等）、有機物等で構成された層が用いられていた。しかしながら、耐光性や耐候性が劣るため、より安定性に優れた光吸収層が求められていた。特に、金属材料では、酸化に伴う耐光性および耐候性の劣化が顕著であった。また、金属窒化物の場合、特に成膜プロセスが複雑になり、かつ成膜法として安価な真空蒸着法では、均一な層を安定して成膜することができなかった。
【００３９】
これに対し、本発明によれば、光吸収層として化学的に安定な遷移金属の酸化物を用いることとしたため、耐光性および耐候性に優れた光吸収層を、真空蒸着法によっても効率よく成膜することができる。
また、前述した高屈折率層および低屈折率層の構成材料にも、酸化物系の材料が用いられる場合が多く、この場合には、これらの高屈折率層および低屈折率層と光吸収層との親和性を高めることができる。これにより、層間の機械的および光学的密着性が高くなり、光吸収膜の層間における意図しない散乱等を防止することができる。その結果、光吸収膜の光学特性の安定化を図ることができる。
【００４０】
また、上述した遷移金属の酸化物には、その消衰係数ｋが、高屈折率層の構成材料および低屈折率層の構成材料の消衰係数ｋに比べて高いものが用いられる。具体的には、遷移金属の酸化物は、波長４０５ｎｍの光に対する消衰係数ｋが０．０５〜３であるのが好ましく、０．０５〜２であるのがより好ましく、０．１〜１．５であるのがさらに好ましい。消衰係数が前述したような範囲の金属酸化物を用いることにより、光吸収層は、青紫色の光を適度に吸収し、減光し得るものとなる。特に、後述する光吸収膜９の波長４０５ｎｍの光の透過率を５０〜９０％とする場合には、消衰係数ｋを０．０５〜２とするのが好ましい。
【００４１】
また、Ｆｅ２Ｏ３の消衰係数ｋの値は４０５ｎｍ近傍において１．０であり適している。また、Ｆｅ２Ｏ３の消衰係数ｋの値は６００ｎｍ以上の波長においては０．１以下であり赤色および近赤外の波長においては吸収が少ない特徴がある。
なお、消衰係数ｋが前記下限値未満である場合、減光フィルター２０の透過率を低下させるために、光吸収層の厚さを特に厚くする必要が生じる。その場合、消衰係数ｋの波長分散の影響が大きくなり、光吸収膜９において所望の波長範囲で平坦な光透過特性と低反射とを両立させるのが困難になるおそれがある。一方、消衰係数ｋが前記上限値を超える場合、光吸収層の厚さを極めて薄くする必要が生じるため、均一な厚さで均質な光吸収層を成膜するのが困難になるおそれがある。
【００４２】
また、このような光吸収層の波長４０５ｎｍの光における屈折率は、特に限定されないものの、１以上であるのが好ましい。光吸収層の屈折率が前記下限値を下回った場合、光吸収層の界面における光反射性が著しく高くなり、光吸収膜９に反射防止膜としての機能を十分に付与することが困難になるおそれがある。なお、上限値は、特に設定されなくても構わないが、一例として３程度に設定される。
【００４３】
また、光吸収層の幾何学的膜厚は、光吸収膜９の減光率または透過率に応じて適宜設定されるものの、その範囲は、１〜２００ｎｍであるのが好ましく、３〜１００ｎｍであるのがより好ましく、５〜５０ｎｍであるのがさらに好ましい。光吸収層の膜厚が前記範囲内であれば、減光フィルター２０を透過する青紫色の光を適度に吸収して減光することができる。その結果、光吸収層の膜厚を適宜設定することにより、前記青紫色の光の透過率が２〜９８％の範囲で所望の値を有する減光フィルター２０が得られる。
【００４４】
このような光吸収膜９は、波長４０５ｎｍの光（青紫色の光）の透過率が２〜９８％であり、さらに、表面側（反基材側）からの入射光および基材側からの入射光の少なくとも一方において、その反射率が１％以下である。
したがって、光吸収膜９は、透過する光の一部を吸収して透過光を適度に減光するとともに、不本意な反射光の発生を抑制することができる。これにより、他の光学素子に不本意に入射してこれらの光学素子に悪影響を及ぼす、いわゆる迷光が発生するのを防止することができる。
【００４５】
なお、光吸収膜９の波長４０５ｎｍの光の透過率は、その目的等を考慮した場合、好ましくは１０〜９０％程度とされる。
また、光吸収膜９による光の反射は、表面側（反基材側）からの入射光および基材側からの入射光の双方において、１％以下であるのが好ましく、０．５％以下であるのがより好ましく、０．２％以下であるのがさらに好ましい。これにより、減光フィルター２０の両面（両側）からの入射光において、不本意な反射光の発生を抑制し、迷光の発生をより確実に防止することができる。
【００４６】
さらに、光吸収膜９は、波長６６０ｎｍの光（赤色の光）の透過率および波長７９０ｎｍの光（赤色の光）の透過率の双方が９５％以上であるのが好ましく、９８％以上であるのがより好ましい。また、同時に光吸収膜９は、波長６６０ｎｍの光（赤色の光）の透過率および波長７９０ｎｍの光（赤色の光）に関し、その入射方向によらず各波長において反射率が１％以下であるのが好ましく、０．５％以下であるのがより好ましく、０．２％以下であるのがさらに好ましい。波長６６０ｎｍの光はＤＶＤの記録・再生に用いられ、また、波長７９０ｎｍの光はＣＤの記録・再生に用いられるため、光吸収膜９が上述したような特性を有していることにより、光吸収膜９を有する減光フィルター２０は、これらＣＤ、ＤＶＤ等の記録・再生に用いられる光を透過可能なものとなる。これにより、減光フィルター２０は、光源の出力を大きく低下させず安定的に発振させつつ、前述したように波長４０５ｎｍの青紫色の光を選択的に減光し、前述したＢＤの再生を可能にするとともに、同じ減光フィルター２０で、波長６６０ｎｍの光および波長７９０ｎｍの光は選択的に高い透過率で透過し、ＤＶＤおよびＣＤの記録・再生をも可能になる。すなわち、減光フィルター２０は、ＣＤ、ＤＶＤおよびＢＤの３種類の光ディスクの記録・再生に用いることができる減光フィルターとなる。
【００４７】
なお、光吸収膜９の幾何学的膜厚は、特に限定されないものの、２０〜４００ｎｍ程度であるのが好ましく、５０〜３５０ｎｍ程度であるのがより好ましい。
このような光吸収膜９の成膜方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンアシスト蒸着法等の各種成膜法が挙げられる。
ここで、図１に示す光吸収膜９は、前述したように、第１の層１から第８の層８までの８層で構成されており、第３の層３および第５の層５がそれぞれ光吸収層に相当する。すなわち、光吸収膜９は、高屈折率層と低屈折率層とが交互に合計で４層以上（図１では６層）積層された積層体を含んでおり、さらにこの積層体中に２層の光吸収層を含んでいる。これらの光吸収層のうち、第３の層３は、基材１０側の最外層（第１の層１）から数えて３層目に位置しており、また第５の層５は、光吸収膜９の表面側の最外層（第８の層８）から数えて４層目に位置している。光吸収層の積層位置を、このように最外層から数えて３層目または４層目とすることにより、光吸収層と外気との接触を防止して、光吸収層の耐候性を高め、光吸収層の経時的な変質・劣化に伴って光学特性が経時的に変化してしまうのを防止することができる。また、反射率の低下に対しても、この積層位置が寄与していると推察される。
【００４８】
また、このような光吸収層の積層位置は、減光フィルター２０に対する入射光の入射方向に応じて適宜設定されるのが好ましい。具体的には、減光フィルターが、下方から入射される光、すなわち基材１０側から入射される光に対して専ら用いられる場合には、光吸収層の積層位置を前述したように基材側の最外層から数えて３層目または４層目とすることにより、この下方からの入射光に対して特に反射率を低下させることができる。
【００４９】
一方、上方から入射される光に対して専ら用いられる減光フィルターの場合には、光吸収層の積層位置を表面側の最外層から数えて３層目または４層目とすることで、上方からの入射光に対して特に反射率を低下させることができる。
そして、これらの２つの条件の双方を満足する図１に示す減光フィルター２０は、第３の層３および第５の層５がそれぞれ上記条件を満足しているため、双方向からの光に対して特に反射率を低下させることができる。なお、このように２層以上の光吸収層が設けられる場合、１層の場合と比べて減光特性が安定するものと期待できるが、この場合、各光吸収層は、１層または２層以上の高屈折率層または低屈折率層を挟むように配置される。
【００５０】
さらに、上方からの入射光と下方からの入射光の双方に対して反射率を抑える観点からは、光吸収層は偶数層設けられていることが好ましく、これらの偶数層の光吸収層は、その積層位置が、１層または２層以上の高屈折率層または低屈折率層を挟んで、厚さ方向に対称の関係を満足していることが好ましい。これらの条件を満足していれば、双方向からの入射光に対する反射率を確実に抑制し得る光吸収膜９および減光フィルター２０が得られる。また、このような層構成であれば、層間に発生する応力が緩和され易く、このため層間剥離を確実に防止することができる。
【００５１】
また、より好ましくは、少なくとも２層の低屈折率層と少なくとも１層の高屈折率層とが、以下のような積層パターンで積層されたものである。すなわち、光吸収膜９は、その一部に、低屈折率層、光吸収層、高屈折率層、光吸収層、低屈折率層がこの順で積層された部位を含んでいる。このように高屈折率層を挟んで全５層が厚さ方向に対称の関係を有する積層パターンの部位を有していることにより、光吸収膜９では、双方向からの入射光に対する反射率のさらなる抑制が図られる。
なお、図１では、第８の層８以外の７層が、第４の層４を挟んで厚さ方向に対称の関係を有しており、上記効果がより顕著である。
【００５２】
≪第２実施形態≫
次に、本発明の光吸収膜を備える本発明の光学素子の第２実施形態について説明する。
図２は、本発明の光学素子の第２実施形態を適用した減光フィルター示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図２中の上側を「上」または「表面側」、下側を「下」または「基材側」と言う。また、図２中の光吸収膜を構成する各層の厚さは、それぞれ同じ比率になっているが、これは実際の比率を反映するものではない。
【００５３】
以下、第２実施形態について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態は、光吸収膜９の層構成（層数）が異なる以外は、前記第１実施形態と同様である。
図２に示す減光フィルター３０は、透光性を有する基材１０と、その上面に設けられた光吸収膜９とを有している。
【００５４】
図２に示す光吸収膜９は、基材１０側から、第１の層１、第２の層２、第３の層３、第４の層４、第５の層５、第６の層６および第７の層７が、この順で積層されてなるものである。
これらの７層のうち、第１の層１、第３の層３および第６の層６が、それぞれ高屈折率層に相当する。一方、第２の層２、第４の層４および第７の層７が、それぞれ低屈折率層に相当する。また、第５の層５が、光吸収層に相当する。
【００５５】
このように、図２に示す光吸収膜９は、光吸収層に相当する第５の層５を除けば、低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層されたものになっている。
また、第５の層５は、光吸収膜９の表面側の最外層（第７の層７）から数えて３層目に位置している。光吸収層の積層位置を、このように最外層から数えて３層目または４層目とすることにより、光吸収層と外気との接触を防止して、光吸収層の耐候性を高め、光吸収層の経時的な変質・劣化に伴って光学特性が経時的に変化してしまうのを防止することができる。また、反射率の低下に対しても、この積層位置が寄与していると推察される。
【００５６】
また、光吸収層の積層位置が上述したように第７の層７から数えて３層目に位置していることから、図２に示す減光フィルター３０は、上方から入射される光、すなわち第７の層７側から入射される光に対して専ら用いられる場合には、入射光の反射率を特に低下させることができる。
このような図２に示す７層からなる光吸収膜９の場合、各層の幾何学的膜厚は、一例として、第１の層１が３〜２０ｎｍ程度、第２の層２が３０〜３２０ｎｍ程度、第３の層３が２０〜１５０ｎｍ程度、第４の層４が５〜５０ｎｍ程度、第５の層５が２〜２０ｎｍ程度、第６の層６が１０〜１００ｎｍ程度、第７の層７が２０〜１５０ｎｍ程度とされる。
【００５７】
以上のような第２実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。
以上、本発明の光吸収膜および本発明の光学素子について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、光吸収層は、第１の層１と基材１０との間、または、第８の層８の外側に設けられていてもよい。
また、本発明の光学素子は、減光フィルターの他に、レンズ、ビームスプリッター、波長板等の各種光学素子に適用することもできる。
【００５８】
＜光ピックアップ装置＞
次に、本発明の光学素子を備える本発明の光ピックアップ装置の実施形態について説明する。
図３は、本発明の光ピックアップ装置の実施形態を示す平面図である。
光ピックアップ装置１００は、半導体レーザー素子１１０と、コリメートレンズ１２０と、ＮＤ（Neutral Density）フィルター（本発明の光学素子）１３０と、ＰＢＳ（Polarizing Beam Splitter）プリズム１４０と、波長板１５０と、対物レンズ１６０と、検出レンズ１７０と、光検出器１８０とを有している。
このような光ピックアップ装置１００は、対物レンズ１６０の近傍に設けられる光ディスク３００に対して光を照射し、光ディスク３００に対して情報の記録・再生を行う。
【００５９】
以下、光ピックアップ装置１００の各部の構成について順次説明する。
半導体レーザー素子１１０は、レーザー光を照射する光源である。出射するレーザー光は、その波長が例えば４５０ｎｍ未満の青紫色の光とされる。このような半導体レーザー素子１１０を用いることにより、光ディスク３００における情報の記録密度を高めることができる。
【００６０】
半導体レーザー素子１１０の光路１１１上には、半導体レーザー素子１１０側から、コリメートレンズ１２０、ＮＤフィルター１３０、ＰＢＳプリズム１４０、波長板１５０、および対物レンズ１６０がこの順で配置されている。
また、ＰＢＳプリズム１４０からは、この光路１１１と直交する光路１１２が分岐している。この光路１１２上には、ＰＢＳプリズム１４０側から検出レンズ１７０および光検出器１８０がこの順で配置されている。
【００６１】
コリメートレンズ１２０は、半導体レーザー素子１１０の光路１１１上に配置されている。半導体レーザー素子１１０から出射した光束Ｌ１は、出射点から放射状に広がるが、コリメートレンズ１２０によりこの光束Ｌ１が平行光に変換される。
ＰＢＳプリズム１４０は、入射する光を分岐するための光学素子である。ＰＢＳプリズム１４０は、ＮＤフィルター１３０側から入射した光を透過させるよう構成されている。また、ＰＢＳプリズムの内部には、光路１１１に対して斜め４５度に横切る反射面１４１が設けられており、波長板１５０側から入射した光を、この反射面１４１により光路１１２側に反射する。なお、反射面１４１は、光の偏光方向に応じて透過または反射を生じる。
【００６２】
波長板１５０は、直線偏光の光と円偏光の光とを相互に変換する１／４波長板である。
対物レンズ１６０は、半導体レーザー素子１１０から出射された光を、光ディスク３００の面上に集光させたり、光ディスク３００からの反射光を平行光に変換したりする光学素子である。
また、光路１１２上に設けられた検出レンズ１７０は、光ディスク３００からの反射光を光検出器１８０上に集光するための光学素子である。
さらに、光検出器１８０は、光ディスク３００からの反射光から、フォーカシングサーボやトラッキングサーボ等のサーボ信号、および光ディスク３００に記録されたデータを含む信号を検出し、光ディスク３００に記録された情報を読み取るための光学素子である。
【００６３】
次に、光ピックアップ装置１００の動作について説明する。以下では、光ピックアップ装置１００により、光ディスク３００上に記録されたデータを再生する動作について説明する。
半導体レーザー素子１１０から出射した光束Ｌ１は、コリメートレンズ１２０、ＮＤフィルター１３０、ＰＢＳプリズム１４０、波長板１５０および対物レンズ１６０を順次透過し、光ディスク３００に照射される。照射された光束Ｌ１は、光ディスク３００上の記録マークで反射され、光束Ｌ２として対物レンズ１６０および波長板１５０を順次透過し、ＰＢＳプリズム１４０に入射する。ＰＢＳプリズム１４０では、光束Ｌ２が反射面１４１で９０度反射され、その後、光束Ｌ２は検出レンズ１７０を透過して光検出器１８０に集光する。光検出器１８０では、データを含む信号を検出し、この信号を電気信号に変換することで、信号に含まれたデータを再生する。
【００６４】
光ピックアップ装置１００では、光ディスク３００にデータを記録する際にも、上述した再生時の動作と同様の動作を経るが、再生時との相違点は、光ディスク３００に照射される光束Ｌ１のパワー（光量）である。しかしながら、再生動作時と記録動作時とで半導体レーザー素子１１０の出力を大きく変えた場合、低出力時（再生動作時）における発振安定性が低下するため、これを避けるために出力の調整幅は狭い範囲に限られることとなる。ところが、このようにして半導体レーザー素子１１０の出力を低下させても、再生動作時の光束Ｌ１のパワーとしては高過ぎるため、光束Ｌ１のパワーを弱める手段が必要となる。
【００６５】
本発明では、この手段として、コリメートレンズ１２０とＰＢＳプリズム１４０との間に、前述した青紫色のレーザー光を所定の比率で減光するＮＤフィルター１３０を設けることとした。このＮＤフィルター１３０によれば、光束Ｌ１を所定の割合で減光することができるので、半導体レーザー素子１１０の出力を下げることなく、光ディスク３００に照射される光束Ｌ１のパワーを低下させることができる。これにより、半導体レーザー素子１１０を安定して発振させるとともに、光ディスク３００のデータを安定して再生することができる。
【００６６】
また、本発明の光学素子を適用したＮＤフィルター１３０では、前述したように青紫色のレーザー光のように光エネルギーの高い光に長期間曝されたとしても、その光学特性の劣化が防止される。このため、光ピックアップ装置１００は、耐久性に優れたものとなる。
さらに、ＮＤフィルター１３０では、光が確実に吸収され、反射光の発生が最小限に抑えられる。このため、反射光が光検出器１８０や半導体レーザー素子１１０に入射することによるノイズ、パワーの揺らぎ等の増加や、それに伴う光ピックアップ装置１００の誤作動を防止することができる。
【００６７】
なお、上記の構成では、記録動作時にも、光束Ｌ１はＮＤフィルター１３０を透過するため、本来は弱める必要のない記録動作時における光束Ｌ１のパワーをも弱めてしまう。高速での記録動作を要しない場合は上記構成で構わないが、そうでない場合には、記録動作時には光束Ｌ１のパワーを弱めないことが好ましい。この場合は、ＮＤフィルター１３０を移動させる移動手段を設け、この移動手段により、ＮＤフィルター１３０を光路１１１上に配置する減光状態（図３）と、ＮＤフィルター１３０を光路１１１から取り除いた非減光状態とが適宜選択可能になっていればよい。このような移動手段を設けた場合、再生動作時には、減光状態にして光束Ｌ１のパワーを弱めるとともに、記録動作時には、非減光状態にして光束Ｌ１のパワーをそのまま利用することができる。その結果、光ディスク３００のデータを安定して再生するとともに、光ディスク３００に対してより高速でデータを記録することができる。
【００６８】
また、半導体レーザー素子１１０としては、青紫色のレーザー光のみでなく、約６６０ｎｍの赤色のレーザー光および約７９０ｎｍの赤外波長のレーザー光を出射し得る半導体レーザー素子を用いるようにしてもよい。この場合、青紫色のレーザー光と、赤色のレーザー光と、赤外波長のレーザー光とをそれぞれ選択的に出射することができるため、１つの半導体レーザー素子１１０で波長の異なるそれぞれのレーザー光を用い、種類の異なる光ディスク３００に対してデータの記録・再生を行うことができる。その結果、青紫色のレーザー光を用いるＢＤやＨＤ−ＤＶＤ、赤色のレーザー光を用いるＤＶＤ、および赤外波長のレーザー光を用いるＣＤに対して、それぞれデータの記録・再生が可能な光ピックアップ装置１００が得られる。
【００６９】
なお、この場合、これらの３波長のレーザー光がそれぞれＮＤフィルター１３０を透過するが、半導体レーザー素子１１０の特性や光ピックアップ装置１００の用途によっては、ＮＤフィルター１３０において赤色および赤外波長のレーザー光については減光させないことが望まれる。このような場合、ＮＤフィルター１３０は、前述した光学素子の各実施形態のように、青紫色のレーザー光を所定の割合で減光する一方、赤色および赤外波長のレーザー光はほとんど減光させないものであるのが好ましい。このようなＮＤフィルター１３０を用いることにより、光ピックアップ装置１００は、ＢＤ、ＤＶＤおよびＣＤの３種類の光ディスクに対して対応可能なものとなる。
【００７０】
以上、光吸収膜、光学素子および光ピックアップ装置について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、光ピックアップ装置の前記実施形態では、本発明の光学素子の一例としてＮＤフィルターを挙げて説明したが、本発明の光学素子は、コリメートレンズ１２０、ＰＢＳプリズム１４０、波長板１５０、対物レンズ１６０、検出レンズ１７０等の光学素子にも適用することができる。
【実施例】
【００７１】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．減光フィルターの製造
（実施例１）
まず、基材として、平均厚さ０．５ｍｍのホウケイ酸ガラス基板を用意した。
次いで、基材上にイオンアシスト蒸着法により、表１に示す層構成の光吸収膜を成膜し、減光フィルターを作製した。
【００７２】
（実施例２〜４）
光吸収膜の層構成を表１に示すように変更した以外は、それぞれ前記実施例１と同様にして減光フィルターを作製した。
（実施例５）
光吸収膜の層構成を表１に示すように変更し、イオンビームアシストを用いない通常の真空蒸着法で成膜した以外、前記実施例１と同様にして減光フィルターを作製した。
（比較例）
光吸収膜を省略した以外は、前記実施例１と同様にして減光フィルターを作製した。なお、比較例の光吸収膜の層構成を表１に示す。
【００７３】
【表１】
【００７４】
２．減光フィルターの評価
各実施例で作製した減光フィルターについて、それぞれ、光吸収膜の表面側から波長４０５ｎｍのレーザー光を入射したときの透過率、および両面にそれぞれ波長４０５ｎｍのレーザー光を入射したときの反射率を測定した。そして、各実施例および比較例の分光透過率曲線および分光反射率曲線を図４〜図９に示す。なお、透過率および反射率の測定は、入射角０°で行った。また、図４〜図９において、符号Ｔで示す実線は分光透過率曲線を表し、符号Ｒ１で示す一点鎖線は光吸収膜の表面側からレーザー光を入射したときの分光反射率曲線を表し、符号Ｒ２で示す破線は基材側からレーザー光を入射したときの分光反射率曲線を表す。
【００７５】
まず、実施例１で作製した減光フィルターでは、図４に示すように、波長４０５ｎｍにおける透過率が約７０％であり、３０％程度の減光がなされていた。また、波長４０５ｎｍにおける反射率は、Ｒ１がほぼ０％であるのに対し、Ｒ２は約８％の反射が認められた。以上のことから、実施例１で作製した減光フィルターは、光吸収膜の表面側から波長４０５ｎｍのレーザー光を入射したとき、３０％程度減光しつつ、一方向からの入射光に対してほとんど反射が生じないことから、ＢＤのような青紫色の光を用いて記録・再生を行うような光ディスク向けの光ピックアップ装置用減光フィルターとして優れた特性を有することが明らかとなった。
【００７６】
一方、実施例１で作製した減光フィルターは、波長６６０ｎｍにおける透過率および波長７９０ｎｍにおける透過率の双方が約９７％であった。また、これらの波長における反射率は、それぞれ３％程度に抑えられていた。このことから、実施例１で作製した減光フィルターは、ＣＤやＤＶＤのような光ディスクに記録・再生を行う光ピックアップ装置用減光フィルターとしても優れた特性を有していた。
以上のことから、実施例１で作製した減光フィルターを備えた光ピックアップ装置は、ＣＤ、ＤＶＤおよびＢＤの３種類の光ディスクに対して安定的に記録・再生を行うのに適したものであることが明らかとなった。
【００７７】
また、実施例２で作製した減光フィルターでは、図５に示すように、波長４０５ｎｍにおける透過率が約８０％であり、２０％程度の減光がなされていた。なお、実施例１で作製した減光フィルターと実施例２で作製した減光フィルターとは、各層の幾何学的膜厚が異なる以外は、同様の膜構成になっている。
ここで、実施例１における光吸収層と実施例２における光吸収層とを比較すると、後者の方が膜厚が薄い。したがって、実施例１と実施例２との間の透過率の差（減光率の差）は、主に光吸収層の膜厚の差に起因しているものと推察される。したがって、減光フィルターにおける透過率は、主に光吸収層の膜厚と相関関係を有するものと推察される。
【００７８】
一方、波長６６０ｎｍにおける透過率および波長７９０ｎｍにおける透過率は、それぞれ９９％以上、反射率はそれぞれ入射光の方向によらず１％以下であり、ＣＤやＤＶＤのような比較的長波長の光を用いて記録・再生を行う光ピックアップ装置用減光フィルターとしては、実施例１よりも優れた性能であった。
したがって、実施例２で作製した減光フィルターも、３種類の光ディスクに対して安定的に記録・再生を行い得る光ピックアップ装置に適した減光フィルターであると言える。
【００７９】
また、実施例３で作製した減光フィルターでは、図６に示すように、波長４０５ｎｍにおける透過率が約７０％であり、３０％程度の減光がなされていた。また、波長４０５ｎｍにおける反射率は、それぞれ入射光の方向によらず０．５％以下であった。したがって、実施例３で作製した減光フィルターは、波長４０５ｎｍの光が双方向から入射する場合において、特に優れた性能を発揮するため、ＢＤ用の光ピックアップ装置用減光フィルターとして有用である。すなわち、この減光フィルターは、その特性に入射光の方向依存性がないため、光ピックアップ装置内において光の進行方向を考慮することなく用いることができるので、汎用性に優れたものとなる。
【００８０】
また、実施例４で作製した減光フィルターでは、各層の幾何学的膜厚が異なる以外は、実施例１で作製した減光フィルターと同様の層構成になっているが、その中でも実施例４の光吸収層は、実施例１に比べて４０％程度薄くなっている。しかしながら、波長４０５ｎｍにおける透過率は図７に示すように実施例１とほぼ同様であることから、本発明によれば、光吸収層の膜厚のみでなく、高屈折率層および低屈折率層の各膜厚との相互関係に基づいて、光吸収膜の透過率（吸収率）を調整可能であることが、この例から示される。
【００８１】
また、実施例５で作製した減光フィルターは、層数を４層にするとともに、低屈折率層の構成材料および高屈折率層の構成材料をそれぞれ変更した以外は、実施例１で作製した減光フィルターと同様の層構成である。このような減光フィルターでは、図８に示すように、波長４０５ｎｍにおける透過率は約７０％であり、３０％程度の減光がなされていた。
【００８２】
一方、波長６６０ｎｍにおける透過率および波長７９０ｎｍにおける透過率は、９０〜９４％程度であり、これらの波長の透過率を高める観点からは、やや劣っていた。
これらの実施例に対し、比較例で作製した減光フィルターは、光吸収層が省略されたものの、高屈折率層と低屈折率層の相互関係に基づき、波長４０５ｎｍにおける透過率が約７０％になるように、各層の膜厚が調整されている（図９）。なお、比較例では、光吸収層がないため、透過光の減光は、光反射に伴う光損失によるものである。このため、波長４０５ｎｍでは、反射率が約３０％と大きな値を示しており、この反射光は、迷光となって、減光フィルター近傍に設けられたその他の光学素子に対して悪影響を及ぼすと考えられる。したがって、このような減光フィルターは、複数の光学素子が複雑に組み合わされた光ピックアップ装置には適さないと言える。
【符号の説明】
【００８３】
１‥‥第１の層 ２‥‥第２の層 ３‥‥第３の層 ４‥‥第４の層 ５‥‥第５の層 ６‥‥第６の層 ７‥‥第７の層 ８‥‥第８の層 ９‥‥光吸収膜 １０‥‥基材 ２０、３０‥‥減光フィルター １００‥‥光ピックアップ装置 １１０‥‥半導体レーザー素子 １１１、１１２‥‥光路 １２０‥‥コリメートレンズ １３０‥‥ＮＤフィルター １４０‥‥ＰＢＳプリズム １４１‥‥反射面 １５０‥‥波長板 １６０‥‥対物レンズ １７０‥‥検出レンズ １８０‥‥光検出器 ３００‥‥光ディスク Ｌ１、Ｌ２‥‥光束 Ｔ‥‥分光透過率曲線 Ｒ１、Ｒ２‥‥分光反射率曲線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光吸収膜、光学素子および光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
音楽や映像を記録する手段として、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等のディスク状記録媒体（光ディスク）が普及している。これらの光ディスクには、再生専用型のものと、追記型または書き換え型のような記録型のものが知られている。このうち、記録型の光ディスクに情報を記録するには、光ディスクの記録層にレーザー光を照射し、これにより記録層中の化学構造を変化させることで記録マークを形成する。一方、光ディスクの記録層に記録された情報を再生するには、光ディスクにレーザー光を照射し、記録マークで反射された反射光を光検出器で検出し、光信号を電気信号に変換することにより情報を再生する。このような情報の記録・再生を行う装置が光ピックアップ装置である。
【０００３】
光ピックアップ装置にも、再生機能のみを有するものと、再生機能および記録機能を有するものとがあるが、後者の光ピックアップ装置は、半導体レーザー、コリメートレンズ、ビームスプリッター、波長板、対物レンズ、検出レンズ、シリンドリカルレンズ、光検出器等の各種光学素子の組み合わせで構成される。
このうち、半導体レーザーとしては、波長６６０〜７９０ｎｍ程度の比較的長波長の赤色のレーザー光を出射するものが用いられる。
【０００４】
これに対し、近年、波長が４５０ｎｍ未満と短い青紫色のレーザー光を出射する半導体レーザーを用いた光ピックアップ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このような光ピックアップ装置を用いることにより、情報の記録密度を高めることができ、その結果、光ディスクの記録容量を高めることができる。
ここで、記録機能と再生機能とを備える光ピックアップ装置では、記録時に光ディスクに照射するレーザー光のパワーと再生時に照射するパワーとの間で十分な差が必要とされる。これは、記録時には、光ディスクの記録層の化学構造を一部変化させて記録マークを形成し、再生時にはこの記録マークを変質・劣化させることなく、記録マークの形成による反射率の変化を検出するという記録・再生の原理によるものである。したがって、従来の光ピックアップ装置では、記録時と再生時とで半導体レーザーに供給する電力を異ならせることにより、発振するレーザー光のパワーを適宜調整していた。
【０００５】
ところが、近年、半導体レーザーの最大定格出力が高まり、これに伴って記録速度をより高めることが可能になりつつある。
しかしながら、半導体レーザーの最大定格出力を高めた結果、安定的に発振可能な最低出力も高くなり、再生時におけるレーザー光のパワーとしては高過ぎるという問題が顕在化してきた。このため、半導体レーザーの出力を、安定的に発振可能な範囲から逸脱しないように調整しつつ、光ディスクに照射されるレーザー光のパワーを弱める必要がある。
このようにレーザー光を弱める手段としては、透過する光を減光する減光フィルター（ＮＤフィルター）等が知られている。特許文献２には、誘電体膜と金属膜とを積層することによって構成される光吸収膜が提案されている。
【０００６】
しかしながら、この光吸収膜では、光吸収層として金属膜を用いているため、長期にわたる耐光性（耐候性）に劣ることが課題となる。特に、波長の短い青紫色のレーザー光に長期間曝された場合、金属膜の劣化が著しく進行し、光吸収膜の光学特性が短時間で劣化してしまうことが問題となっている。
また、光吸収膜の層構成によっては、光吸収膜の外表面または光吸収膜と基材との界面でレーザー光が反射される。この反射光が迷光となり、光検出器や半導体レーザー（レーザー発振器）に入射すると、ノイズやパワーの揺らぎが増加し、光ピックアップ装置の誤作動を招くおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１７６８２３号公報
【特許文献２】特開平５−９３８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、耐光性および耐候性に優れ、かつ、青紫色の光の透過率を所定の割合で低下させるとともに、反射率を確実に抑制し得る光吸収膜、およびかかる光吸収膜を備えた低コストの光学素子および光ピックアップ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本発明の光吸収膜は、基材上に設けられた光吸収膜であって、
波長４０５ｎｍの光について、透過率が２〜９８％であり、かつ、前記光吸収膜の基材側からの入射光の反射率、および、前記光吸収膜の他方の反基材側からの入射光の反射率の少なくとも一方が１％以下であることを特徴とする。
【００１０】
これにより、耐光性および耐候性に優れ、かつ、青紫色の光の透過率を所定の割合で低下させるとともに、反射率を確実に抑制し得る光吸収膜が得られる。その結果、光源から出射した光をこの光吸収膜で減光する場合、光源の出力を低下させる必要がないため、光源を安定的に駆動させることができ、かつ不本意な反射光の発生を抑制することができるので、迷光の発生を防止することができる。
【００１１】
［適用例２］
本発明の光吸収膜では、当該光吸収膜の基材側からの波長４０５ｎｍの入射光の反射率、および、当該光吸収膜の他方の反基材側からの波長４０５ｎｍの入射光の反射率の双方が１％以下であることが好ましい。
これにより、光吸収膜の両面からの入射光において、不本意な反射光の発生を抑制し、迷光の発生をより確実に防止することができる。
【００１２】
［適用例３］
本発明の光吸収膜では、波長６６０ｎｍの光および波長７９０ｎｍの光について、透過率がそれぞれ９５％以上であり、かつ、前記光吸収膜の両側に対する入射光の反射率がそれぞれ１％以下であることが好ましい。
これにより、光吸収膜は、ＣＤ、ＤＶＤ等の記録・再生に用いられる比較的長波長光を透過可能なものとなる。このため、光吸収膜は、光源の出力を低下させずに安定的に発振させつつ、波長４０５ｎｍの光を選択的に減光し、ＢＤ等の再生を可能にするとともに、波長６６０ｎｍの光および波長７９０ｎｍの光を選択的に高い透過率で透過して、ＣＤおよびＤＶＤの記録・再生も可能にする光吸収膜となる。
【００１３】
［適用例４］
本発明の光吸収膜は、基材上に設けられ、相対的に屈折率が低い低屈折率層と相対的に屈折率が高い高屈折率層とが交互にかつ合計で３層以上積層された積層体を含む光吸収膜であって、
前記積層体の前記低屈折率層と前記高屈折率層との間または前記積層体の外側に隣接して設けられ、前記低屈折率層および前記高屈折率層に比べて光吸収率が高い層であり、かつ遷移金属の酸化物で構成された光吸収層を１層以上含むことを特徴とする。
これにより、耐光性および耐候性に優れ、かつ、青紫色の光の透過率を所定の割合で低下させるとともに、反射率を確実に抑制し得る光吸収膜が得られる。その結果、光源の出力を低下させる必要がないため、光源を安定的に駆動させることができ、かつ不本意な反射光の発生を抑制することができるので、迷光の発生を防止することができる。
【００１４】
［適用例５］
本発明の光吸収膜では、前記遷移金属の酸化物は、波長４０５ｎｍの光に対する消衰係数ｋが０．０５〜２であることが好ましい。
これにより、光吸収層は、青紫色の光を確実に吸収し、減光し得るものとなる。
［適用例６］
本発明の光吸収膜では、前記遷移金属の酸化物は、Ｆｅ２Ｏ３であることが好ましい。
Ｆｅ２Ｏ３は、化学的に極めて安定であるため、光吸収膜の耐光性および耐候性をより高めることができる。また、Ｆｅ２Ｏ３は、青紫色の光を選択的に吸収することができるので、光吸収膜は、青紫色の光を所定の割合で吸収するとともに、それ以外の色の光の透過に影響を及ぼし難いものとなる。すなわち、Ｆｅ２Ｏ３で構成された光吸収層は、透過光のうち、特に青紫色の光を選択的に吸収して減光することができる。
【００１５】
［適用例７］
本発明の光吸収膜では、前記光吸収層の幾何学的膜厚は、１〜２００ｎｍであることが好ましい。
これにより、光吸収層を透過する青紫色の光を適度に吸収して減光することができ、この光吸収層の膜厚を適宜設定することにより、波長４０５ｎｍの光の透過率が２〜９８％の範囲で所望の値を有する光吸収膜が得られる。
【００１６】
［適用例８］
本発明の光吸収膜では、前記低屈折率層の波長４０５ｎｍの光の屈折率は、１以上１．８未満であり、前記高屈折率層の波長４０５ｎｍの光の屈折率は、１．８以上であることが好ましい。
これにより、光吸収膜に反射防止膜としての十分な機能を付与することができる。
【００１７】
［適用例９］
本発明の光吸収膜では、前記低屈折率層は、酸化ケイ素で構成されており、前記高屈折率層は、酸化タンタルで構成されていることが好ましい。
酸化ケイ素は、屈折率が低くかつ硬く傷つきにくく、耐候性、透光性に優れているため、低屈折率層の構成材料として特に好適であり、酸化タンタルは、屈折率が高くかつ耐候性、透光性に優れているため、高屈折率層の構成材料として特に好適である。
【００１８】
［適用例１０］
本発明の光吸収膜では、前記積層体は、前記低屈折率層と前記高屈折率層とが合計で４層以上積層されたものであり、前記光吸収層は、前記積層体の基材側の最外層または他方の最外層から数えて３層目または４層目に位置していることが好ましい。
これにより、光吸収層と外気との接触を防止して、光吸収層の耐候性を高め、光吸収層の経時的な変質・劣化に伴って光学特性が経時的に変化してしまうのを防止することができる。また、光吸収膜の反射率の低下に対しても、この積層位置が寄与していると推察されることから、低反射の光吸収膜が得られる。
【００１９】
［適用例１１］
本発明の光吸収膜は、前記光吸収層を２層以上含んでいることが好ましい。
これにより、減光特性の安定が期待できる。
［適用例１２］
本発明の光吸収膜は、前記光吸収層同士が隣接しないように、前記光吸収層を偶数層含んでおり、
前記偶数層の光吸収層は、前記高屈折率層または前記低屈折率層を挟んで、厚さ方向に対称の関係になるよう位置していることが好ましい。
これにより、光の入射方向によらず、すなわち双方向からの入射光に対する反射率を確実に抑制し得る光吸収膜が得られる。
【００２０】
［適用例１３］
本発明の光吸収膜は、２層以上の前記低屈折率層と１層以上の前記高屈折率層とが積層された積層体と、２層以上の前記光吸収層とを含んでおり、
その一部に、前記低屈折率層、前記光吸収層、前記高屈折率層、前記光吸収層、前記低屈折率層の順で積層された部位を含んでいることが好ましい。
これにより、光吸収膜が光の入射方向によらず反射率を確実に抑制する効果がより顕著に発揮される。
【００２１】
［適用例１４］
本発明の光学素子は、透光性を有する基材と、
該基材上に設けられ、本発明の光吸収膜と、を備えることを特徴とする。
これにより、耐光性および耐候性に優れ、かつ、青紫色の光の透過率を所定の割合で低下させるとともに、反射率を確実に抑制し得る光学素子が得られる。その結果、光源から出射した光をこの光学素子で減光する場合、光源の出力を低下させる必要がないため、光源を安定的に駆動させることができ、かつ不本意な反射光の発生を抑制することができるので、迷光の発生を防止することができる。
【００２２】
［適用例１５］
本発明の光学素子では、減光フィルターであることが好ましい。
これにより、耐光性および耐候性に優れ、かつ、青紫色の光の透過率を所定の割合で低下させるとともに、反射率を確実に抑制し得る減光フィルターが得られる。その結果、光源から出射した光をこの減光フィルターで減光する場合、光源の出力を低下させる必要がないため、光源を安定的に駆動させることができ、かつ不本意な反射光の発生を抑制することができるので、迷光の発生を防止することができる。そして、ＣＤ、ＤＶＤおよびＢＤの３種類の光ディスクの記録・再生に用いることができる減光フィルターが得られる。
【００２３】
［適用例１６］
本発明の光ピックアップ装置は、本発明の光学素子を備えることを特徴とする。
これにより、波長４０５ｎｍの光を出射する光源の出力を低下させることなく、光源を安定的に駆動させつつ、不本意な反射光の発生を抑制し、迷光の発生を確実に防止し得るＢＤ用の光ピックアップ装置が得られる。また、この光ピックアップ装置は、ＣＤ、ＤＶＤの記録・再生も可能であることから、ＣＤ、ＤＶＤおよびＢＤの３種類の光ディスクの安定した記録・再生が可能な光ピックアップ装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の光学素子の第１実施形態を適用した減光フィルター示す縦断面図である。
【図２】本発明の光学素子の第２実施形態を適用した減光フィルター示す縦断面図である。
【図３】本発明の光ピックアップ装置の実施形態を示す平面図である。
【図４】実施例１の分光透過率曲線および分光反射率曲線である。
【図５】実施例２の分光透過率曲線および分光反射率曲線である。
【図６】実施例３の分光透過率曲線および分光反射率曲線である。
【図７】実施例４の分光透過率曲線および分光反射率曲線である。
【図８】実施例５の分光透過率曲線および分光反射率曲線である。
【図９】比較例の分光透過率曲線および分光反射率曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の光吸収膜、光学素子および光ピックアップ装置を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
本発明の光学素子は、透光性を有する基材と、その上面に設けられた光吸収膜（本発明の光吸収膜）とを有している。
このうち、光吸収膜は、相対的に屈折率が低い低屈折率層と、相対的に屈折率が高い高屈折率層とが、交互に３層以上積層された積層体と、この積層体中または積層体に隣接して設けられ、低屈折率層および高屈折率層の構成材料に比べて光吸収率が高い遷移金属の酸化物で構成された１層以上の光吸収層とを含むことを特徴とするものである。
【００２６】
このような光学素子は、透過する光を所定の割合で減光するとともに、入射部での光の反射を抑制可能な減光フィルター（ＮＤフィルター）等に適用することが可能である。
特に、本発明の光学素子は、波長４０５ｎｍ程度（一般的には４０５±１０ｎｍ）の青紫色の光の透過率を所定の割合で減光するとともに、この光の反射率を抑えることができる。このため、本発明の光学素子は、波長４０５ｎｍの光を用いて光ディスクの再生機能および記録機能を有する光ピックアップ装置用の各種光学素子に適用した場合、光源からの光を適度に減光して、再生に適したパワーの光を得ることができるため、特に有用である。なお、このような青紫色の光を用いて再生・記録を行う光ディスクは、例えばＢＤ（Blu-ray Disc（登録商標））、ＨＤ−ＤＶＤ（High-Definition Digital Versatile Disc）として知られている。なお、光ピックアップ装置については、光吸収膜および光学素子の説明後に詳述する。
【００２７】
＜光吸収膜および光学素子＞
≪第１実施形態≫
まず、本発明の光吸収膜を備える本発明の光学素子の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の光学素子の第１実施形態を適用した減光フィルター示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図１中の上側を「上」または「表面側」、下側を「下」または「基材側」と言う。また、図１中の光吸収膜を構成する各層の厚さは、それぞれ同じ比率になっているが、これは実際の比率を反映するものではない。
図１に示す減光フィルター２０は、透光性を有する基材１０と、その上面に設けられた光吸収膜９とを有している。
【００２８】
以下、減光フィルター２０の各部の構成について順次詳述する。
基材１０は、光吸収膜９を成膜する下地となるものであり、板状物、フィルム状物、レンズ形状物、プリズム形状物等が挙げられる。
このような基材１０は、主として可視光線を透過可能な透光性材料で構成される。かかる透光性材料としては、例えば、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスのような各種ガラス材料、水晶、サファイアのような各種結晶性材料、透光性アルミナ、チタン酸ジルコン酸鉛のような各種セラミックス材料、ポリカーボネート等のポリカーボネート系樹脂、ポリ（メタ）アクリレート等のアクリル系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂のような各種樹脂材料等が挙げられる。
このような基材１０の平均厚さは、特に限定されないものの、加工のコストや減光フィルター２０の重量等を考慮した場合、好ましくは０．２〜１０ｍｍ程度、より好ましくは０．５〜３ｍｍ程度とされる。
【００２９】
本発明の光吸収膜の一例として図１に示す光吸収膜９は、基材１０側から、第１の層１、第２の層２、第３の層３、第４の層４、第５の層５、第６の層６、第７の層７および第８の層８が、この順で積層されてなるものである。
これらの８層は、相対的に屈折率が低い低屈折率層と、相対的に屈折率が高い高屈折率層と、光吸収層の３種類の層の組み合わせからなる。
【００３０】
具体的には、第１の層１、第４の層４および第７の層７が、それぞれ高屈折率層に相当する。一方、第２の層２、第６の層６および第８の層８が、それぞれ低屈折率層に相当する。また、第３の層３および第５の層５が、それぞれ光吸収層に相当する。
このように、光吸収膜９は、光吸収層に相当する第３の層３および第５の層５を除けば、低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層されたものになっている。換言すれば、光吸収膜９は、低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層してなる積層体と、この積層体中の層間に設けられた２層の光吸収層とを有している。これにより、光吸収膜９は、全体として、入射する光の反射を防止する反射防止膜としての機能を有するものとなる。
【００３１】
なお、積層体の層数は、特に限定されないが、好ましくは４〜２０層程度、より好ましくは６〜１５層程度とされる。
このような図１に示す８層の光吸収膜９の場合、各層の幾何学的膜厚は、一例として、第１の層１が１０〜８０ｎｍ程度、第２の層２が１０〜８０ｎｍ程度、第３の層３が２〜２０ｎｍ程度、第４の層４が２０〜１５０ｎｍ程度、第５の層５が２〜２０ｎｍ程度、第６の層６が１０〜８０ｎｍ程度、第７の層７が２０〜１５０ｎｍ程度、第８の層８が２０〜１５０ｎｍ程度とされる。
【００３２】
ここで、低屈折率層および高屈折率層は、それぞれ透光性を有する材料で構成されるが、各層を構成する材料は、相互の屈折率の大小関係に基づいて適宜選択することができる。この材料としては、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ２等）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５等）、酸化チタン（ＴｉＯ２等）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２等）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５等）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３等）等の酸化物系材料、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２等）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２等）等のフッ化物系材料等が挙げられる。
【００３３】
これらの各種材料の中でも、低屈折率層の構成材料と高屈折率層の構成材料の好ましい組み合わせとしては、例えば、酸化ケイ素と酸化タンタル、酸化ケイ素と酸化チタン、酸化ケイ素と酸化ニオブ、フッ化マグネシウムと酸化タンタル等が挙げられる。
このうち、酸化ケイ素は、屈折率が低くかつ硬く傷つきにくく、耐候性、透光性に優れているため、低屈折率層の構成材料として特に好適である。一方、酸化タンタルは、屈折率が高くかつ耐候性、透光性に優れているため、高屈折率層の構成材料として好適である。
【００３４】
また、これらの材料の２種以上を組み合わせて用いることもできる。例えば、低屈折率層に相当する第２の層２、第６の層６および第８の層８の３層のうち、２層が酸化ケイ素で構成され、残る１層がフッ化マグネシウムで構成されていてもよい。
また、低屈折率層と高屈折率層との間における屈折率の大小関係は、相対的な関係であれば足りるが、各層の具体的な屈折率は以下のような範囲であることが好ましい。
すなわち、低屈折率層の波長４０５ｎｍの光における屈折率は、１以上１．８未満であるのが好ましく、１〜１．７程度であるのがより好ましく、１〜１．５程度であるのがさらに好ましい。
【００３５】
一方、高屈折率層の波長４０５ｎｍの光における屈折率は、１．８以上であるのが好ましく、２以上であるのがより好ましい。このような屈折率の範囲で、低屈折率層および高屈折率層を適宜選択すれば、光吸収膜９に反射防止膜としての機能を確実に付与することができる。
また、高屈折率層および低屈折率層の幾何学的膜厚は、光吸収膜全体の層構成に応じて適宜設定されるものの、その範囲は、１〜５００ｎｍ程度であるのが好ましく、２〜３００ｎｍ程度であるのがより好ましい。
また、最表面層である第８の層８は、低屈折率層に相当するが、これにより光吸収膜９と空気との屈折率差が低減されることとなり、最表面における反射を抑制することができる。
【００３６】
一方、光吸収層は、透過する光を所定の割合で吸収し、減光する機能を有する。かかる光吸収層を構成する材料としては、遷移金属の酸化物のうち、低屈折率層および高屈折率層に比べて光吸収率が高い材料が用いられる。具体的には、例えば、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４のような酸化鉄、Ｃｒ２Ｏ３のような酸化クロム、ＮｉＯ、Ｎｉ２Ｏ３のような酸化ニッケル、Ｃｏ２Ｏ３、Ｃｏ３Ｏ４のような酸化コバルト、Ｖ２Ｏ５のような酸化バナジウム、ＣｕＯのような酸化銅、Ｍｎ２Ｏ４のような酸化マンガン等が挙げられる。
【００３７】
これらの中でも、酸化鉄が好ましく、Ｆｅ２Ｏ３がより好ましい。特にＦｅ２Ｏ３は、化学的に極めて安定であるため、光吸収膜９および減光フィルター２０の耐光性および耐候性をより高めることができる。また、Ｆｅ２Ｏ３は、前述した青紫色の光を選択的に吸収することができる。これにより、光吸収層は、青紫色の光を所定の割合で吸収するとともに、それ以外の色（波長）の光の透過に影響を及ぼし難いものとなる。すなわち、Ｆｅ２Ｏ３で構成された光吸収層は、透過光のうち、特に青紫色の光を選択的に吸収して減光することができる。
【００３８】
ところで、従来では、このような光吸収層として、各種金属材料、金属窒化物（ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＳｉＮ等）、有機物等で構成された層が用いられていた。しかしながら、耐光性や耐候性が劣るため、より安定性に優れた光吸収層が求められていた。特に、金属材料では、酸化に伴う耐光性および耐候性の劣化が顕著であった。また、金属窒化物の場合、特に成膜プロセスが複雑になり、かつ成膜法として安価な真空蒸着法では、均一な層を安定して成膜することができなかった。
【００３９】
これに対し、本発明によれば、光吸収層として化学的に安定な遷移金属の酸化物を用いることとしたため、耐光性および耐候性に優れた光吸収層を、真空蒸着法によっても効率よく成膜することができる。
また、前述した高屈折率層および低屈折率層の構成材料にも、酸化物系の材料が用いられる場合が多く、この場合には、これらの高屈折率層および低屈折率層と光吸収層との親和性を高めることができる。これにより、層間の機械的および光学的密着性が高くなり、光吸収膜の層間における意図しない散乱等を防止することができる。その結果、光吸収膜の光学特性の安定化を図ることができる。
【００４０】
また、上述した遷移金属の酸化物には、その消衰係数ｋが、高屈折率層の構成材料および低屈折率層の構成材料の消衰係数ｋに比べて高いものが用いられる。具体的には、遷移金属の酸化物は、波長４０５ｎｍの光に対する消衰係数ｋが０．０５〜３であるのが好ましく、０．０５〜２であるのがより好ましく、０．１〜１．５であるのがさらに好ましい。消衰係数が前述したような範囲の金属酸化物を用いることにより、光吸収層は、青紫色の光を適度に吸収し、減光し得るものとなる。特に、後述する光吸収膜９の波長４０５ｎｍの光の透過率を５０〜９０％とする場合には、消衰係数ｋを０．０５〜２とするのが好ましい。
【００４１】
また、Ｆｅ２Ｏ３の消衰係数ｋの値は４０５ｎｍ近傍において１．０であり適している。また、Ｆｅ２Ｏ３の消衰係数ｋの値は６００ｎｍ以上の波長においては０．１以下であり赤色および近赤外の波長においては吸収が少ない特徴がある。
なお、消衰係数ｋが前記下限値未満である場合、減光フィルター２０の透過率を低下させるために、光吸収層の厚さを特に厚くする必要が生じる。その場合、消衰係数ｋの波長分散の影響が大きくなり、光吸収膜９において所望の波長範囲で平坦な光透過特性と低反射とを両立させるのが困難になるおそれがある。一方、消衰係数ｋが前記上限値を超える場合、光吸収層の厚さを極めて薄くする必要が生じるため、均一な厚さで均質な光吸収層を成膜するのが困難になるおそれがある。
【００４２】
また、このような光吸収層の波長４０５ｎｍの光における屈折率は、特に限定されないものの、１以上であるのが好ましい。光吸収層の屈折率が前記下限値を下回った場合、光吸収層の界面における光反射性が著しく高くなり、光吸収膜９に反射防止膜としての機能を十分に付与することが困難になるおそれがある。なお、上限値は、特に設定されなくても構わないが、一例として３程度に設定される。
【００４３】
また、光吸収層の幾何学的膜厚は、光吸収膜９の減光率または透過率に応じて適宜設定されるものの、その範囲は、１〜２００ｎｍであるのが好ましく、３〜１００ｎｍであるのがより好ましく、５〜５０ｎｍであるのがさらに好ましい。光吸収層の膜厚が前記範囲内であれば、減光フィルター２０を透過する青紫色の光を適度に吸収して減光することができる。その結果、光吸収層の膜厚を適宜設定することにより、前記青紫色の光の透過率が２〜９８％の範囲で所望の値を有する減光フィルター２０が得られる。
【００４４】
このような光吸収膜９は、波長４０５ｎｍの光（青紫色の光）の透過率が２〜９８％であり、さらに、表面側（反基材側）からの入射光および基材側からの入射光の少なくとも一方において、その反射率が１％以下である。
したがって、光吸収膜９は、透過する光の一部を吸収して透過光を適度に減光するとともに、不本意な反射光の発生を抑制することができる。これにより、他の光学素子に不本意に入射してこれらの光学素子に悪影響を及ぼす、いわゆる迷光が発生するのを防止することができる。
【００４５】
なお、光吸収膜９の波長４０５ｎｍの光の透過率は、その目的等を考慮した場合、好ましくは１０〜９０％程度とされる。
また、光吸収膜９による光の反射は、表面側（反基材側）からの入射光および基材側からの入射光の双方において、１％以下であるのが好ましく、０．５％以下であるのがより好ましく、０．２％以下であるのがさらに好ましい。これにより、減光フィルター２０の両面（両側）からの入射光において、不本意な反射光の発生を抑制し、迷光の発生をより確実に防止することができる。
【００４６】
さらに、光吸収膜９は、波長６６０ｎｍの光（赤色の光）の透過率および波長７９０ｎｍの光（赤色の光）の透過率の双方が９５％以上であるのが好ましく、９８％以上であるのがより好ましい。また、同時に光吸収膜９は、波長６６０ｎｍの光（赤色の光）の透過率および波長７９０ｎｍの光（赤色の光）に関し、その入射方向によらず各波長において反射率が１％以下であるのが好ましく、０．５％以下であるのがより好ましく、０．２％以下であるのがさらに好ましい。波長６６０ｎｍの光はＤＶＤの記録・再生に用いられ、また、波長７９０ｎｍの光はＣＤの記録・再生に用いられるため、光吸収膜９が上述したような特性を有していることにより、光吸収膜９を有する減光フィルター２０は、これらＣＤ、ＤＶＤ等の記録・再生に用いられる光を透過可能なものとなる。これにより、減光フィルター２０は、光源の出力を大きく低下させず安定的に発振させつつ、前述したように波長４０５ｎｍの青紫色の光を選択的に減光し、前述したＢＤの再生を可能にするとともに、同じ減光フィルター２０で、波長６６０ｎｍの光および波長７９０ｎｍの光は選択的に高い透過率で透過し、ＤＶＤおよびＣＤの記録・再生をも可能になる。すなわち、減光フィルター２０は、ＣＤ、ＤＶＤおよびＢＤの３種類の光ディスクの記録・再生に用いることができる減光フィルターとなる。
【００４７】
なお、光吸収膜９の幾何学的膜厚は、特に限定されないものの、２０〜４００ｎｍ程度であるのが好ましく、５０〜３５０ｎｍ程度であるのがより好ましい。
このような光吸収膜９の成膜方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンアシスト蒸着法等の各種成膜法が挙げられる。
ここで、図１に示す光吸収膜９は、前述したように、第１の層１から第８の層８までの８層で構成されており、第３の層３および第５の層５がそれぞれ光吸収層に相当する。すなわち、光吸収膜９は、高屈折率層と低屈折率層とが交互に合計で４層以上（図１では６層）積層された積層体を含んでおり、さらにこの積層体中に２層の光吸収層を含んでいる。これらの光吸収層のうち、第３の層３は、基材１０側の最外層（第１の層１）から数えて３層目に位置しており、また第５の層５は、光吸収膜９の表面側の最外層（第８の層８）から数えて４層目に位置している。光吸収層の積層位置を、このように最外層から数えて３層目または４層目とすることにより、光吸収層と外気との接触を防止して、光吸収層の耐候性を高め、光吸収層の経時的な変質・劣化に伴って光学特性が経時的に変化してしまうのを防止することができる。また、反射率の低下に対しても、この積層位置が寄与していると推察される。
【００４８】
また、このような光吸収層の積層位置は、減光フィルター２０に対する入射光の入射方向に応じて適宜設定されるのが好ましい。具体的には、減光フィルターが、下方から入射される光、すなわち基材１０側から入射される光に対して専ら用いられる場合には、光吸収層の積層位置を前述したように基材側の最外層から数えて３層目または４層目とすることにより、この下方からの入射光に対して特に反射率を低下させることができる。
【００４９】
一方、上方から入射される光に対して専ら用いられる減光フィルターの場合には、光吸収層の積層位置を表面側の最外層から数えて３層目または４層目とすることで、上方からの入射光に対して特に反射率を低下させることができる。
そして、これらの２つの条件の双方を満足する図１に示す減光フィルター２０は、第３の層３および第５の層５がそれぞれ上記条件を満足しているため、双方向からの光に対して特に反射率を低下させることができる。なお、このように２層以上の光吸収層が設けられる場合、１層の場合と比べて減光特性が安定するものと期待できるが、この場合、各光吸収層は、１層または２層以上の高屈折率層または低屈折率層を挟むように配置される。
【００５０】
さらに、上方からの入射光と下方からの入射光の双方に対して反射率を抑える観点からは、光吸収層は偶数層設けられていることが好ましく、これらの偶数層の光吸収層は、その積層位置が、１層または２層以上の高屈折率層または低屈折率層を挟んで、厚さ方向に対称の関係を満足していることが好ましい。これらの条件を満足していれば、双方向からの入射光に対する反射率を確実に抑制し得る光吸収膜９および減光フィルター２０が得られる。また、このような層構成であれば、層間に発生する応力が緩和され易く、このため層間剥離を確実に防止することができる。
【００５１】
また、より好ましくは、少なくとも２層の低屈折率層と少なくとも１層の高屈折率層とが、以下のような積層パターンで積層されたものである。すなわち、光吸収膜９は、その一部に、低屈折率層、光吸収層、高屈折率層、光吸収層、低屈折率層がこの順で積層された部位を含んでいる。このように高屈折率層を挟んで全５層が厚さ方向に対称の関係を有する積層パターンの部位を有していることにより、光吸収膜９では、双方向からの入射光に対する反射率のさらなる抑制が図られる。
なお、図１では、第８の層８以外の７層が、第４の層４を挟んで厚さ方向に対称の関係を有しており、上記効果がより顕著である。
【００５２】
≪第２実施形態≫
次に、本発明の光吸収膜を備える本発明の光学素子の第２実施形態について説明する。
図２は、本発明の光学素子の第２実施形態を適用した減光フィルター示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図２中の上側を「上」または「表面側」、下側を「下」または「基材側」と言う。また、図２中の光吸収膜を構成する各層の厚さは、それぞれ同じ比率になっているが、これは実際の比率を反映するものではない。
【００５３】
以下、第２実施形態について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態は、光吸収膜９の層構成（層数）が異なる以外は、前記第１実施形態と同様である。
図２に示す減光フィルター３０は、透光性を有する基材１０と、その上面に設けられた光吸収膜９とを有している。
【００５４】
図２に示す光吸収膜９は、基材１０側から、第１の層１、第２の層２、第３の層３、第４の層４、第５の層５、第６の層６および第７の層７が、この順で積層されてなるものである。
これらの７層のうち、第１の層１、第３の層３および第６の層６が、それぞれ高屈折率層に相当する。一方、第２の層２、第４の層４および第７の層７が、それぞれ低屈折率層に相当する。また、第５の層５が、光吸収層に相当する。
【００５５】
このように、図２に示す光吸収膜９は、光吸収層に相当する第５の層５を除けば、低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層されたものになっている。
また、第５の層５は、光吸収膜９の表面側の最外層（第７の層７）から数えて３層目に位置している。光吸収層の積層位置を、このように最外層から数えて３層目または４層目とすることにより、光吸収層と外気との接触を防止して、光吸収層の耐候性を高め、光吸収層の経時的な変質・劣化に伴って光学特性が経時的に変化してしまうのを防止することができる。また、反射率の低下に対しても、この積層位置が寄与していると推察される。
【００５６】
また、光吸収層の積層位置が上述したように第７の層７から数えて３層目に位置していることから、図２に示す減光フィルター３０は、上方から入射される光、すなわち第７の層７側から入射される光に対して専ら用いられる場合には、入射光の反射率を特に低下させることができる。
このような図２に示す７層からなる光吸収膜９の場合、各層の幾何学的膜厚は、一例として、第１の層１が３〜２０ｎｍ程度、第２の層２が３０〜３２０ｎｍ程度、第３の層３が２０〜１５０ｎｍ程度、第４の層４が５〜５０ｎｍ程度、第５の層５が２〜２０ｎｍ程度、第６の層６が１０〜１００ｎｍ程度、第７の層７が２０〜１５０ｎｍ程度とされる。
【００５７】
以上のような第２実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。
以上、本発明の光吸収膜および本発明の光学素子について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、光吸収層は、第１の層１と基材１０との間、または、第８の層８の外側に設けられていてもよい。
また、本発明の光学素子は、減光フィルターの他に、レンズ、ビームスプリッター、波長板等の各種光学素子に適用することもできる。
【００５８】
＜光ピックアップ装置＞
次に、本発明の光学素子を備える本発明の光ピックアップ装置の実施形態について説明する。
図３は、本発明の光ピックアップ装置の実施形態を示す平面図である。
光ピックアップ装置１００は、半導体レーザー素子１１０と、コリメートレンズ１２０と、ＮＤ（Neutral Density）フィルター（本発明の光学素子）１３０と、ＰＢＳ（Polarizing Beam Splitter）プリズム１４０と、波長板１５０と、対物レンズ１６０と、検出レンズ１７０と、光検出器１８０とを有している。
このような光ピックアップ装置１００は、対物レンズ１６０の近傍に設けられる光ディスク３００に対して光を照射し、光ディスク３００に対して情報の記録・再生を行う。
【００５９】
以下、光ピックアップ装置１００の各部の構成について順次説明する。
半導体レーザー素子１１０は、レーザー光を照射する光源である。出射するレーザー光は、その波長が例えば４５０ｎｍ未満の青紫色の光とされる。このような半導体レーザー素子１１０を用いることにより、光ディスク３００における情報の記録密度を高めることができる。
【００６０】
半導体レーザー素子１１０の光路１１１上には、半導体レーザー素子１１０側から、コリメートレンズ１２０、ＮＤフィルター１３０、ＰＢＳプリズム１４０、波長板１５０、および対物レンズ１６０がこの順で配置されている。
また、ＰＢＳプリズム１４０からは、この光路１１１と直交する光路１１２が分岐している。この光路１１２上には、ＰＢＳプリズム１４０側から検出レンズ１７０および光検出器１８０がこの順で配置されている。
【００６１】
コリメートレンズ１２０は、半導体レーザー素子１１０の光路１１１上に配置されている。半導体レーザー素子１１０から出射した光束Ｌ１は、出射点から放射状に広がるが、コリメートレンズ１２０によりこの光束Ｌ１が平行光に変換される。
ＰＢＳプリズム１４０は、入射する光を分岐するための光学素子である。ＰＢＳプリズム１４０は、ＮＤフィルター１３０側から入射した光を透過させるよう構成されている。また、ＰＢＳプリズムの内部には、光路１１１に対して斜め４５度に横切る反射面１４１が設けられており、波長板１５０側から入射した光を、この反射面１４１により光路１１２側に反射する。なお、反射面１４１は、光の偏光方向に応じて透過または反射を生じる。
【００６２】
波長板１５０は、直線偏光の光と円偏光の光とを相互に変換する１／４波長板である。
対物レンズ１６０は、半導体レーザー素子１１０から出射された光を、光ディスク３００の面上に集光させたり、光ディスク３００からの反射光を平行光に変換したりする光学素子である。
また、光路１１２上に設けられた検出レンズ１７０は、光ディスク３００からの反射光を光検出器１８０上に集光するための光学素子である。
さらに、光検出器１８０は、光ディスク３００からの反射光から、フォーカシングサーボやトラッキングサーボ等のサーボ信号、および光ディスク３００に記録されたデータを含む信号を検出し、光ディスク３００に記録された情報を読み取るための光学素子である。
【００６３】
次に、光ピックアップ装置１００の動作について説明する。以下では、光ピックアップ装置１００により、光ディスク３００上に記録されたデータを再生する動作について説明する。
半導体レーザー素子１１０から出射した光束Ｌ１は、コリメートレンズ１２０、ＮＤフィルター１３０、ＰＢＳプリズム１４０、波長板１５０および対物レンズ１６０を順次透過し、光ディスク３００に照射される。照射された光束Ｌ１は、光ディスク３００上の記録マークで反射され、光束Ｌ２として対物レンズ１６０および波長板１５０を順次透過し、ＰＢＳプリズム１４０に入射する。ＰＢＳプリズム１４０では、光束Ｌ２が反射面１４１で９０度反射され、その後、光束Ｌ２は検出レンズ１７０を透過して光検出器１８０に集光する。光検出器１８０では、データを含む信号を検出し、この信号を電気信号に変換することで、信号に含まれたデータを再生する。
【００６４】
光ピックアップ装置１００では、光ディスク３００にデータを記録する際にも、上述した再生時の動作と同様の動作を経るが、再生時との相違点は、光ディスク３００に照射される光束Ｌ１のパワー（光量）である。しかしながら、再生動作時と記録動作時とで半導体レーザー素子１１０の出力を大きく変えた場合、低出力時（再生動作時）における発振安定性が低下するため、これを避けるために出力の調整幅は狭い範囲に限られることとなる。ところが、このようにして半導体レーザー素子１１０の出力を低下させても、再生動作時の光束Ｌ１のパワーとしては高過ぎるため、光束Ｌ１のパワーを弱める手段が必要となる。
【００６５】
本発明では、この手段として、コリメートレンズ１２０とＰＢＳプリズム１４０との間に、前述した青紫色のレーザー光を所定の比率で減光するＮＤフィルター１３０を設けることとした。このＮＤフィルター１３０によれば、光束Ｌ１を所定の割合で減光することができるので、半導体レーザー素子１１０の出力を下げることなく、光ディスク３００に照射される光束Ｌ１のパワーを低下させることができる。これにより、半導体レーザー素子１１０を安定して発振させるとともに、光ディスク３００のデータを安定して再生することができる。
【００６６】
また、本発明の光学素子を適用したＮＤフィルター１３０では、前述したように青紫色のレーザー光のように光エネルギーの高い光に長期間曝されたとしても、その光学特性の劣化が防止される。このため、光ピックアップ装置１００は、耐久性に優れたものとなる。
さらに、ＮＤフィルター１３０では、光が確実に吸収され、反射光の発生が最小限に抑えられる。このため、反射光が光検出器１８０や半導体レーザー素子１１０に入射することによるノイズ、パワーの揺らぎ等の増加や、それに伴う光ピックアップ装置１００の誤作動を防止することができる。
【００６７】
なお、上記の構成では、記録動作時にも、光束Ｌ１はＮＤフィルター１３０を透過するため、本来は弱める必要のない記録動作時における光束Ｌ１のパワーをも弱めてしまう。高速での記録動作を要しない場合は上記構成で構わないが、そうでない場合には、記録動作時には光束Ｌ１のパワーを弱めないことが好ましい。この場合は、ＮＤフィルター１３０を移動させる移動手段を設け、この移動手段により、ＮＤフィルター１３０を光路１１１上に配置する減光状態（図３）と、ＮＤフィルター１３０を光路１１１から取り除いた非減光状態とが適宜選択可能になっていればよい。このような移動手段を設けた場合、再生動作時には、減光状態にして光束Ｌ１のパワーを弱めるとともに、記録動作時には、非減光状態にして光束Ｌ１のパワーをそのまま利用することができる。その結果、光ディスク３００のデータを安定して再生するとともに、光ディスク３００に対してより高速でデータを記録することができる。
【００６８】
また、半導体レーザー素子１１０としては、青紫色のレーザー光のみでなく、約６６０ｎｍの赤色のレーザー光および約７９０ｎｍの赤外波長のレーザー光を出射し得る半導体レーザー素子を用いるようにしてもよい。この場合、青紫色のレーザー光と、赤色のレーザー光と、赤外波長のレーザー光とをそれぞれ選択的に出射することができるため、１つの半導体レーザー素子１１０で波長の異なるそれぞれのレーザー光を用い、種類の異なる光ディスク３００に対してデータの記録・再生を行うことができる。その結果、青紫色のレーザー光を用いるＢＤやＨＤ−ＤＶＤ、赤色のレーザー光を用いるＤＶＤ、および赤外波長のレーザー光を用いるＣＤに対して、それぞれデータの記録・再生が可能な光ピックアップ装置１００が得られる。
【００６９】
なお、この場合、これらの３波長のレーザー光がそれぞれＮＤフィルター１３０を透過するが、半導体レーザー素子１１０の特性や光ピックアップ装置１００の用途によっては、ＮＤフィルター１３０において赤色および赤外波長のレーザー光については減光させないことが望まれる。このような場合、ＮＤフィルター１３０は、前述した光学素子の各実施形態のように、青紫色のレーザー光を所定の割合で減光する一方、赤色および赤外波長のレーザー光はほとんど減光させないものであるのが好ましい。このようなＮＤフィルター１３０を用いることにより、光ピックアップ装置１００は、ＢＤ、ＤＶＤおよびＣＤの３種類の光ディスクに対して対応可能なものとなる。
【００７０】
以上、光吸収膜、光学素子および光ピックアップ装置について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、光ピックアップ装置の前記実施形態では、本発明の光学素子の一例としてＮＤフィルターを挙げて説明したが、本発明の光学素子は、コリメートレンズ１２０、ＰＢＳプリズム１４０、波長板１５０、対物レンズ１６０、検出レンズ１７０等の光学素子にも適用することができる。
【実施例】
【００７１】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．減光フィルターの製造
（実施例１）
まず、基材として、平均厚さ０．５ｍｍのホウケイ酸ガラス基板を用意した。
次いで、基材上にイオンアシスト蒸着法により、表１に示す層構成の光吸収膜を成膜し、減光フィルターを作製した。
【００７２】
（実施例２〜４）
光吸収膜の層構成を表１に示すように変更した以外は、それぞれ前記実施例１と同様にして減光フィルターを作製した。
（実施例５）
光吸収膜の層構成を表１に示すように変更し、イオンビームアシストを用いない通常の真空蒸着法で成膜した以外、前記実施例１と同様にして減光フィルターを作製した。
（比較例）
光吸収膜を省略した以外は、前記実施例１と同様にして減光フィルターを作製した。なお、比較例の光吸収膜の層構成を表１に示す。
【００７３】
【表１】
【００７４】
２．減光フィルターの評価
各実施例で作製した減光フィルターについて、それぞれ、光吸収膜の表面側から波長４０５ｎｍのレーザー光を入射したときの透過率、および両面にそれぞれ波長４０５ｎｍのレーザー光を入射したときの反射率を測定した。そして、各実施例および比較例の分光透過率曲線および分光反射率曲線を図４〜図９に示す。なお、透過率および反射率の測定は、入射角０°で行った。また、図４〜図９において、符号Ｔで示す実線は分光透過率曲線を表し、符号Ｒ１で示す一点鎖線は光吸収膜の表面側からレーザー光を入射したときの分光反射率曲線を表し、符号Ｒ２で示す破線は基材側からレーザー光を入射したときの分光反射率曲線を表す。
【００７５】
まず、実施例１で作製した減光フィルターでは、図４に示すように、波長４０５ｎｍにおける透過率が約７０％であり、３０％程度の減光がなされていた。また、波長４０５ｎｍにおける反射率は、Ｒ１がほぼ０％であるのに対し、Ｒ２は約８％の反射が認められた。以上のことから、実施例１で作製した減光フィルターは、光吸収膜の表面側から波長４０５ｎｍのレーザー光を入射したとき、３０％程度減光しつつ、一方向からの入射光に対してほとんど反射が生じないことから、ＢＤのような青紫色の光を用いて記録・再生を行うような光ディスク向けの光ピックアップ装置用減光フィルターとして優れた特性を有することが明らかとなった。
【００７６】
一方、実施例１で作製した減光フィルターは、波長６６０ｎｍにおける透過率および波長７９０ｎｍにおける透過率の双方が約９７％であった。また、これらの波長における反射率は、それぞれ３％程度に抑えられていた。このことから、実施例１で作製した減光フィルターは、ＣＤやＤＶＤのような光ディスクに記録・再生を行う光ピックアップ装置用減光フィルターとしても優れた特性を有していた。
以上のことから、実施例１で作製した減光フィルターを備えた光ピックアップ装置は、ＣＤ、ＤＶＤおよびＢＤの３種類の光ディスクに対して安定的に記録・再生を行うのに適したものであることが明らかとなった。
【００７７】
また、実施例２で作製した減光フィルターでは、図５に示すように、波長４０５ｎｍにおける透過率が約８０％であり、２０％程度の減光がなされていた。なお、実施例１で作製した減光フィルターと実施例２で作製した減光フィルターとは、各層の幾何学的膜厚が異なる以外は、同様の膜構成になっている。
ここで、実施例１における光吸収層と実施例２における光吸収層とを比較すると、後者の方が膜厚が薄い。したがって、実施例１と実施例２との間の透過率の差（減光率の差）は、主に光吸収層の膜厚の差に起因しているものと推察される。したがって、減光フィルターにおける透過率は、主に光吸収層の膜厚と相関関係を有するものと推察される。
【００７８】
一方、波長６６０ｎｍにおける透過率および波長７９０ｎｍにおける透過率は、それぞれ９９％以上、反射率はそれぞれ入射光の方向によらず１％以下であり、ＣＤやＤＶＤのような比較的長波長の光を用いて記録・再生を行う光ピックアップ装置用減光フィルターとしては、実施例１よりも優れた性能であった。
したがって、実施例２で作製した減光フィルターも、３種類の光ディスクに対して安定的に記録・再生を行い得る光ピックアップ装置に適した減光フィルターであると言える。
【００７９】
また、実施例３で作製した減光フィルターでは、図６に示すように、波長４０５ｎｍにおける透過率が約７０％であり、３０％程度の減光がなされていた。また、波長４０５ｎｍにおける反射率は、それぞれ入射光の方向によらず０．５％以下であった。したがって、実施例３で作製した減光フィルターは、波長４０５ｎｍの光が双方向から入射する場合において、特に優れた性能を発揮するため、ＢＤ用の光ピックアップ装置用減光フィルターとして有用である。すなわち、この減光フィルターは、その特性に入射光の方向依存性がないため、光ピックアップ装置内において光の進行方向を考慮することなく用いることができるので、汎用性に優れたものとなる。
【００８０】
また、実施例４で作製した減光フィルターでは、各層の幾何学的膜厚が異なる以外は、実施例１で作製した減光フィルターと同様の層構成になっているが、その中でも実施例４の光吸収層は、実施例１に比べて４０％程度薄くなっている。しかしながら、波長４０５ｎｍにおける透過率は図７に示すように実施例１とほぼ同様であることから、本発明によれば、光吸収層の膜厚のみでなく、高屈折率層および低屈折率層の各膜厚との相互関係に基づいて、光吸収膜の透過率（吸収率）を調整可能であることが、この例から示される。
【００８１】
また、実施例５で作製した減光フィルターは、層数を４層にするとともに、低屈折率層の構成材料および高屈折率層の構成材料をそれぞれ変更した以外は、実施例１で作製した減光フィルターと同様の層構成である。このような減光フィルターでは、図８に示すように、波長４０５ｎｍにおける透過率は約７０％であり、３０％程度の減光がなされていた。
【００８２】
一方、波長６６０ｎｍにおける透過率および波長７９０ｎｍにおける透過率は、９０〜９４％程度であり、これらの波長の透過率を高める観点からは、やや劣っていた。
これらの実施例に対し、比較例で作製した減光フィルターは、光吸収層が省略されたものの、高屈折率層と低屈折率層の相互関係に基づき、波長４０５ｎｍにおける透過率が約７０％になるように、各層の膜厚が調整されている（図９）。なお、比較例では、光吸収層がないため、透過光の減光は、光反射に伴う光損失によるものである。このため、波長４０５ｎｍでは、反射率が約３０％と大きな値を示しており、この反射光は、迷光となって、減光フィルター近傍に設けられたその他の光学素子に対して悪影響を及ぼすと考えられる。したがって、このような減光フィルターは、複数の光学素子が複雑に組み合わされた光ピックアップ装置には適さないと言える。
【符号の説明】
【００８３】
１‥‥第１の層 ２‥‥第２の層 ３‥‥第３の層 ４‥‥第４の層 ５‥‥第５の層 ６‥‥第６の層 ７‥‥第７の層 ８‥‥第８の層 ９‥‥光吸収膜 １０‥‥基材 ２０、３０‥‥減光フィルター １００‥‥光ピックアップ装置 １１０‥‥半導体レーザー素子 １１１、１１２‥‥光路 １２０‥‥コリメートレンズ １３０‥‥ＮＤフィルター １４０‥‥ＰＢＳプリズム １４１‥‥反射面 １５０‥‥波長板 １６０‥‥対物レンズ １７０‥‥検出レンズ １８０‥‥光検出器 ３００‥‥光ディスク Ｌ１、Ｌ２‥‥光束 Ｔ‥‥分光透過率曲線 Ｒ１、Ｒ２‥‥分光反射率曲線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に設けられた光吸収膜であって、
波長４０５ｎｍの光について、透過率が２〜９８％であり、かつ、前記光吸収膜の基材側からの入射光の反射率、および、前記光吸収膜の他方の反基材側からの入射光の反射率の少なくとも一方が１％以下であることを特徴とする光吸収膜。
【請求項２】
当該光吸収膜の基材側からの波長４０５ｎｍの入射光の反射率、および、当該光吸収膜の他方の反基材側からの波長４０５ｎｍの入射光の反射率の双方が１％以下である請求項１に記載の光吸収膜。
【請求項３】
波長６６０ｎｍの光および波長７９０ｎｍの光について、透過率がそれぞれ９５％以上であり、かつ、前記光吸収膜の両側に対する入射光の反射率がそれぞれ１％以下である請求項１または請求項２に記載の光吸収膜。
【請求項４】
基材上に設けられ、相対的に屈折率が低い低屈折率層と相対的に屈折率が高い高屈折率層とが交互にかつ合計で３層以上積層された積層体を含む光吸収膜であって、
前記積層体の前記低屈折率層と前記高屈折率層との間または前記積層体の外側に隣接して設けられ、前記低屈折率層および前記高屈折率層に比べて光吸収率が高い層であり、かつ遷移金属の酸化物で構成された光吸収層を１層以上含むことを特徴とする光吸収膜。
【請求項５】
前記遷移金属の酸化物は、波長４０５ｎｍの光に対する消衰係数ｋが０．０５〜２である請求項４に記載の光吸収膜。
【請求項６】
前記遷移金属の酸化物は、Ｆｅ２Ｏ３である請求項５に記載の光吸収膜。
【請求項７】
前記光吸収層の幾何学的膜厚は、１〜２００ｎｍである請求項４ないし６のいずれかに記載の光吸収膜。
【請求項８】
前記低屈折率層の波長４０５ｎｍの光の屈折率は、１以上１．８未満であり、前記高屈折率層の波長４０５ｎｍの光の屈折率は、１．８以上である請求項４ないし７のいずれかに記載の光吸収膜。
【請求項９】
前記低屈折率層は、酸化ケイ素で構成されており、前記高屈折率層は、酸化タンタルで構成されている請求項４ないし８のいずれかに記載の光吸収膜。
【請求項１０】
前記積層体は、前記低屈折率層と前記高屈折率層とが合計で４層以上積層されたものであり、前記光吸収層は、前記積層体の基材側の最外層または他方の最外層から数えて３層目または４層目に位置している請求項４ないし９のいずれかに記載の光吸収膜。
【請求項１１】
当該光吸収膜は、前記光吸収層を２層以上含んでいる請求項４ないし９のいずれかに記載の光吸収膜。
【請求項１２】
当該光吸収膜は、前記光吸収層同士が隣接しないように、前記光吸収層を偶数層含んでおり、
前記偶数層の光吸収層は、前記高屈折率層または前記低屈折率層を挟んで、厚さ方向に対称の関係になるよう位置している請求項４ないし１１のいずれかに記載の光吸収膜。
【請求項１３】
当該光吸収膜は、２層以上の前記低屈折率層と１層以上の前記高屈折率層とが積層された積層体と、２層以上の前記光吸収層とを含んでおり、
その一部に、前記低屈折率層、前記光吸収層、前記高屈折率層、前記光吸収層、前記低屈折率層の順で積層された部位を含んでいる請求項４ないし９のいずれかに記載の光吸収膜。
【請求項１４】
透光性を有する基材と、
該基材上に設けられ、請求項１ないし１３のいずれかに記載の光吸収膜と、を備えることを特徴とする光学素子。
【請求項１５】
当該光学素子は、減光フィルターである請求項１４に記載の光学素子。
【請求項１６】
請求項１４または１５に記載の光学素子を備えることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１】
基材上に設けられた光吸収膜であって、
波長４０５ｎｍの光について、透過率が２〜９８％であり、かつ、前記光吸収膜の基材側からの入射光の反射率、および、前記光吸収膜の他方の反基材側からの入射光の反射率の少なくとも一方が１％以下であることを特徴とする光吸収膜。
【請求項２】
当該光吸収膜の基材側からの波長４０５ｎｍの入射光の反射率、および、当該光吸収膜の他方の反基材側からの波長４０５ｎｍの入射光の反射率の双方が１％以下である請求項１に記載の光吸収膜。
【請求項３】
波長６６０ｎｍの光および波長７９０ｎｍの光について、透過率がそれぞれ９５％以上であり、かつ、前記光吸収膜の両側に対する入射光の反射率がそれぞれ１％以下である請求項１または請求項２に記載の光吸収膜。
【請求項４】
基材上に設けられ、相対的に屈折率が低い低屈折率層と相対的に屈折率が高い高屈折率層とが交互にかつ合計で３層以上積層された積層体を含む光吸収膜であって、
前記積層体の前記低屈折率層と前記高屈折率層との間または前記積層体の外側に隣接して設けられ、前記低屈折率層および前記高屈折率層に比べて光吸収率が高い層であり、かつ遷移金属の酸化物で構成された光吸収層を１層以上含むことを特徴とする光吸収膜。
【請求項５】
前記遷移金属の酸化物は、波長４０５ｎｍの光に対する消衰係数ｋが０．０５〜２である請求項４に記載の光吸収膜。
【請求項６】
前記遷移金属の酸化物は、Ｆｅ２Ｏ３である請求項５に記載の光吸収膜。
【請求項７】
前記光吸収層の幾何学的膜厚は、１〜２００ｎｍである請求項４ないし６のいずれかに記載の光吸収膜。
【請求項８】
前記低屈折率層の波長４０５ｎｍの光の屈折率は、１以上１．８未満であり、前記高屈折率層の波長４０５ｎｍの光の屈折率は、１．８以上である請求項４ないし７のいずれかに記載の光吸収膜。
【請求項９】
前記低屈折率層は、酸化ケイ素で構成されており、前記高屈折率層は、酸化タンタルで構成されている請求項４ないし８のいずれかに記載の光吸収膜。
【請求項１０】
前記積層体は、前記低屈折率層と前記高屈折率層とが合計で４層以上積層されたものであり、前記光吸収層は、前記積層体の基材側の最外層または他方の最外層から数えて３層目または４層目に位置している請求項４ないし９のいずれかに記載の光吸収膜。
【請求項１１】
当該光吸収膜は、前記光吸収層を２層以上含んでいる請求項４ないし９のいずれかに記載の光吸収膜。
【請求項１２】
当該光吸収膜は、前記光吸収層同士が隣接しないように、前記光吸収層を偶数層含んでおり、
前記偶数層の光吸収層は、前記高屈折率層または前記低屈折率層を挟んで、厚さ方向に対称の関係になるよう位置している請求項４ないし１１のいずれかに記載の光吸収膜。
【請求項１３】
当該光吸収膜は、２層以上の前記低屈折率層と１層以上の前記高屈折率層とが積層された積層体と、２層以上の前記光吸収層とを含んでおり、
その一部に、前記低屈折率層、前記光吸収層、前記高屈折率層、前記光吸収層、前記低屈折率層の順で積層された部位を含んでいる請求項４ないし９のいずれかに記載の光吸収膜。
【請求項１４】
透光性を有する基材と、
該基材上に設けられ、請求項１ないし１３のいずれかに記載の光吸収膜と、を備えることを特徴とする光学素子。
【請求項１５】
当該光学素子は、減光フィルターである請求項１４に記載の光学素子。
【請求項１６】
請求項１４または１５に記載の光学素子を備えることを特徴とする光ピックアップ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
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【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２４３６８９（Ｐ２０１０−２４３６８９Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９０７７０（Ｐ２００９−９０７７０）
【出願日】平成２１年４月３日（２００９．４．３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月３日（２００９．４．３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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