光学素子及びそれを用いた光ピックアップ装置
【課題】 光を反射及び／又は透過させる光学部材において、円偏光に変換された光が反射又は透過した後も円偏光を保持するようにする。
【解決手段】 反射ミラー４の基体４０に、入射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差と、反射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差を絶対値で１８０°±１０°に調整する反射膜４１を形成する。
【解決手段】 反射ミラー４の基体４０に、入射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差と、反射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差を絶対値で１８０°±１０°に調整する反射膜４１を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学素子及びそれを用いた光ピックアップ装置に関し、より詳細には位相差調整機能を有する光学素子及びそれを用いた光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤ（コンパクト・ディスク）やＤＶＤ（デジタル・バーサタイル・ディスク）などの光記録媒体に情報を書込・読出するために光ピックアップ装置が広く用いられている。この光ピックアップ装置では、光源から出射したＰ偏光又はＳ偏光の光を１／４波長板で円偏光とした後、反射ミラーなどによって進行方向を変えて、対物レンズで集光させて光記録媒体に当射させ、反射した円偏光を前記１／４波長板でＳ偏光又はＰ偏光とした後、光検出器で光信号を検出する。
【０００３】
２つの光源を用いる場合には、それぞれの光源からの光路をダイクロイックプリズムで合成した後、光源からの直線偏光を１／４波長板で円偏光に変換することが、特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００１−２９７４７２号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の光ピックアップ装置では、円偏光に変換された光は偏向プリズムＤＰで反射されているが、反射時にＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差がズレて、反射光が楕円偏光となることがある。楕円偏光は１／４波長板を透過しても直線偏光にはならないため、検出器への信号強度が低下したり、光源への戻り光が発生し、レーザ発振が不安定になるという問題が生じる。また、反射のみならず、光学素子を透過する場合にも、一般的にＰ偏光成分とＳ偏光成分との間に位相差が発生する。このため、円偏光に変換された光を反射あるいは透過させる光学素子には、反射率や透過率といった分光特性を満足していることのみならず、位相差がズレないようにすることも要求される。
【０００５】
ところで、光源の短波長化が近年進行し、現在ＤＶＤ用に主として用いられている波長６００ｎｍ台のレーザビームよりも波長の短い、波長４００ｎｍ台のいわゆるブルーレーザが実用化されつつある。このため、波長７００ｎｍ台（ＣＤ用）、波長６００ｎｍ台（ＤＶＤ用）、波長４００ｎｍ台（例えばＢＤ（Blu-ray Disk）用あるいはＨＤ ＤＶＤ用）の３つの光源を搭載した光ピックアップ装置の開発が現在進められている。
【０００６】
しかし、光学素子の基体に形成する光学薄膜の設計において、このような３つの波長帯域の光に対応して、反射率や透過率といった分光特性を満足し、同時に反射や透過によって位相差がズレないものを得ようとすると、拘束条件が多すぎて良好な薄膜構成を設計することは困難であった。このため、分光特性および位相差特性の一方を優先し他方を犠牲にして薄膜設計が行われていた。
【０００７】
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは光を反射及び／又は透過させる光学部材において、分光特性および位相差特性の両方を満足させることにある。
【０００８】
また本発明の目的は、光記録媒体で反射された光が、強度が低下することなく検出器へ入射し、また光源への戻り光が発生することのない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】
本発明者等は、前記目的を達成すべく鋭意検討した結果、円偏光が反射又は透過した後も円偏光を維持するようにするには、反射又は透過によるＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差のズレをゼロにするのではなく、積極的に１８０°にずらせばよい、すなわち円偏光の回転方向を逆にすればよい、という一見簡単でありながらこれまで何人も試みられていなかった着想に基づき本発明をなすに至った。すなわち、本発明に係る、光を反射する光学素子は、反射波長帯域の光における入射の際のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差と、反射後のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差を絶対値で１８０°±１０°に調整する薄膜が、基体に形成されていることを特徴とする。なお、±１０°は実使用上問題の生じない範囲である。
【００１０】
また本発明に係る、光を反射および透過する光学素子は、反射波長帯域の光の入射の際のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差と、反射後のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差を絶対値で１８０°±１０°に調整する薄膜が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記薄膜が、透過波長帯域の光の入射の際のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差と、透過後のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差を絶対値で０°±１０°に調整するものであってもよい。
【００１２】
反射波長帯域の光としては、４０７±１０ｎｍ、６６０±１５ｎｍ、７８７±１５ｎｍの少なくとも１つであるのがよい。
【００１３】
また光を反射および透過する光学素子の場合には、反射波長帯域の光が４０７±１０ｎｍで、前記透過波長帯域の光が６６０±１５ｎｍ及び７８７±１５ｎｍの少なくとも一方であってもよく、あるいは前記反射波長帯域の光が７８７±１５ｎｍで、前記透過波長帯域の光が４０７±１０ｎｍ及び６６０±１５ｎｍの少なくとも一方であってもよい。
【００１４】
光学素子に入射する反射波長帯域の光としては円偏光が好適である。
【００１５】
また本発明の光ピックアップ装置は、光源からの光を所定方向に反射する反射ミラーを備え、この反射ミラーとして前記記載の光学素子を用いることを特徴とする。
【００１６】
ここで前記光源と反射ミラーとの間に１／４波長板を配置し、この１／４波長板によって直線偏光が円偏光に変換するのが好ましい。
【００１７】
また本発明の光ピックアップ装置は、波長の異なる光を出射する２以上の光源と、光を合成又は分離する波長選択フィルタと、光を記録媒体上に集光させる対物レンズと、前記記録媒体からの反射光を検出する検出手段とを備え、前記波長選択フィルタとして、前記記載の光学素子を用いることを特徴とする。
【００１８】
ここで前記光源と波長選択フィルタとの間に１／４波長板を配置し、この１／４波長板によって直線偏光が円偏光に変換するのが好ましい。
【００１９】
前記光ピックアップ装置に用いる光源の光の波長は、４０７±１０ｎｍ、６６０±１５ｎｍ、７８７±１５ｎｍの少なくとも１つであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る、光を少なくとも反射する光学素子では、反射波長帯域の光の入射の際のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差と、反射後のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差を絶対値で１８０°±１０°に調整する薄膜を基体に形成したので、円偏光に変換された光を効果的に反射させると同時に、反射後も円偏光を維持させることができる。
【００２１】
ここで光学素子が光を反射すると共に透過するものである場合、前記薄膜によって、透過波長帯域の光が入射する際のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差と、透過後のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差を絶対値で０°±１０°に調整することによって、透過光についても位相差を発生させないようにできる。
【００２２】
また本発明に係る光ピックアップ装置では、光源からの光を所定方向に反射する反射ミラーを備え、この反射ミラーとして前記記載の光学素子を用いるので、光記録媒体で反射された光が、強度低下することなく検出器へ入射する。また光源への戻り光が発生しないのでレーザ発振が安定して行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
まず、本発明に係る、光を反射する光学素子及びこれを用いた光ピックアップ装置について説明する。図１は、本発明の光学素子である反射ミラーとそれを用いた光ピックアップ装置の概略構成図である。
【００２４】
図１の光ピックアップ装置は、波長４０７ｎｍのＢＤ用光源１１と波長６６０ｎｍのＤＶＤ用光源１２、偏光ビームスプリッタ２と、１／４波長板３と、反射ミラー４と、ピックアップレンズ５、フォトダイオード（検出手段）６とを備えている。偏光ビームスプリッタ２は、光源１１，１２からの光を透過し、光ディスクＤからの戻り光を反射する機能を有する。また反射ミラー４の基体４０には、後述する反射膜４１が形成されている。なお、反射ミラー４は、三角柱のプリズム傾斜面に反射膜を有し、プリズム内に入射した光を反射するものであってももちろん構わない。また、波長４０７ｎｍの光源１１をここではＢＤ用光源として用いているが、光源１１はＢＤ用に限定されるものではない。
【００２５】
光源１１又は１２から出射したレーザ光は、偏光ビームスプリッタ２を透過し、１／４波長板３でＰ偏光から円偏光に変換された後、反射ミラー４の反射膜４１で反射されてピックアップレンズ５に入射する。このとき、反射膜４１による反射によってＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の差が１８０°になる。これにより、回転方向は逆になるが円偏光は維持され楕円偏光となることはない。そして、ピックアップレンズ５によって、回転する光ディスクＤの信号記録面に光が集光されて、光スポットを形成する。一方、光ディスクＤからの反射光（戻り光）は、往路と逆の光路を辿る。すなわち、戻り光は、ピックアップレンズ５を通って反射ミラー４で反射する。このときも往路の場合と同様に、反射膜４１による反射によってＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差が１８０°になり、円偏光の回転方向が逆となる。結局、反射膜４１により反射した光は、反射膜４１によって往復で３６０°の位相差を与えられるので、往復光路で偏光状態は変化しない。そして、１／４波長板３によって円偏光からＳ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ２に入射する。この偏光ビームスプリッタ２は、Ｐ偏光は透過するがＳ偏光は反射するので、戻り光は反射されてフォトダイオード６に導かれ、信号の検出が行われる。
【００２６】
なお、この実施形態では、光源１１又は１２から出射したレーザ光はＰ偏光であるが、Ｓ偏光であってももちろん構わない。光源１１，１２から出射した光がＳ偏光の場合、１／４波長板３によってＳ偏光は円偏光に変換される。そして、戻り光は１／４波長板３を再び通過することによって円偏光からＰ偏光に変換されることになる。このため、光源とフォトダイオードとの位置を入れ替えればよい。
【００２７】
ここで、反射前のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差と、反射後のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差を１８０°にする反射膜４１の具体的構成は、従来公知の膜構成設計ソフトを用いて算出すればよい。本発明で使用できる反射膜４１としては例えば次のような構成が例示される。そしてこの反射膜４１の反射特性および反射位相差を図２及び図３に示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】
図２から明らかなように、波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）、波長６６０ｎｍ（ＤＶＤ用光源）における、Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分の反射率はともに１００％に近い値を示した。また、図３から明らかなように、波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）、波長６６０ｎｍ（ＤＶＤ用光源）における反射前後の位相差の差は１８０°であった。したがって、前記構成の反射膜４１を基体４０に形成した反射ミラー４によれば、波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）、波長６６０ｎｍ（ＤＶＤ用光源）の光はほぼ１００％反射され、且つ反射前後の位相差は１８０°に調整される、つまり円偏光の光は回転方向が逆の円偏光の光となって反射されることがわかる。
【００３０】
他方、比較のために、同じ膜構成設計ソフトを用いて、パラメータである位相差を１８０°とする入力する代わりに０°と入力して算出した反射膜の構成例を表２に示す。そしてこの反射膜の反射特性および反射位相差を図４及び図５に示す。
【００３１】
【表２】
【００３２】
図４から明らかなように、波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）におけるＰ偏光成分の反射率は９０％程度で、Ｓ偏光成分の反射率は９３％程度であった。一方、波長６６０ｎｍ（ＤＶＤ用光源）におけるＰ偏光成分の反射率は５０％程度で、Ｓ偏光成分の反射率は１００％近くであった。実使用上要求される反射率は通常９５％以上であるから、この膜構成の薄膜を反射膜として実使用することはできない。また図５から明らかなように、波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）における反射前後の位相差の差は、目標設定が０°であったにも拘わらず４０°近くもあった。また、波長６６０ｎｍ（ＤＶＤ用光源）における反射前後の位相差は０°であったが、波長６６０ｎｍの前後で反射位相差が急激に変動しているので、品質安定性に欠けるものであった。
【００３３】
次に、光を反射及び透過する光学素子とこれを用いた光ピックアップ装置について説明する。図６は、本発明の光学素子である波長選択フィルタとそれを用いた光ピックアップ装置の概略構成図である。
【００３４】
図６の光ピックアップ装置は、３つの光源（ＢＤ用光源（波長４０７ｎｍ）１１、ＤＶＤ用光源（波長６６０ｎｍ）１２、ＣＤ用光源（波長７８７ｎｍ）１３）と、偏光ビームスプリッタ２ａ，２ｂと、１／４波長板３ａ，３ｂと、波長選択フィルタ（光学素子）７と、ピックアップレンズ３と、フォトダイオード（検出手段）６ａ，６ｂを備えている。偏光ビームスプリッタ２ａ，２ｂは、前記と同様に、Ｐ偏光及びＳ偏光の一方を透過し、他方を反射する機能を有し、光源から光を透過し、光ディスクＤからの戻り光を反射する役割を果たす。波長選択フィルタ７には、光を選択的に反射及び透過する波長選択膜（薄膜）７１が基板７０に形成されている。この波長選択膜７１の構成については後述する。なお、波長選択フィルタ７は、三角柱のプリズム傾斜面に波長選択膜を形成し、これをもう一つの三角柱のプリズムと傾斜面同士が対向するように接合してキューブ状としたものであってももちろん構わない。
【００３５】
波長４０７ｎｍのＢＤ用光源１１から出射したレーザ光は、偏光ビームスプリッタ２ａを透過し、１／４波長板３ａでＰ偏光から円偏光に変換された後、波長選択フィルタ７で反射されてピックアップレンズ５に入射する。このとき、波長選択フィルタ７に形成されている波長選択膜７１による反射によって、円偏光に変換された光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の差が１８０°となる。これにより、回転方向は逆になるが円偏光は維持され楕円偏光となることはない。そして、ピックアップレンズ５によって、回転する光ディスクＤの信号記録面に光が集光されて、光スポットを形成する。一方、光ディスクＤからの戻り光は、往路と逆の光路を辿り、ピックアップレンズ５を通って波長選択フィルタ７で反射する。このときも往路の場合と同様に、波長選択膜７１による反射によって円偏光の位相差が１８０°となり、円偏光の回転方向が逆となる。結局、波長選択膜７１により反射した光は、波長選択膜７１によって往復で３６０°の位相差を与えられるので、往復光路で偏光状態は変化しない。そして、１／４波長板３ａによって円偏光からＳ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ２ａに入射する。この偏光ビームスプリッタ２ａは、Ｐ偏光は透過するがＳ偏光は反射するので、戻り光は反射されてフォトダイオード６ａに導かれ、信号の検出が行われる。
【００３６】
一方、波長６６０ｎｍのＤＶＤ用光源１２又は波長７８７ｎｍのＣＤ用光源１３から出射したレーザ光は、偏光ビームスプリッタ２ｂを透過し、１／４波長板３ｂでＰ偏光から円偏光に変換される。そして、波長選択フィルタ７を透過してピックアップレンズ５に入射する。波長選択フィルタ７に形成されている波長選択膜７１を透過することによる、円偏光に変換された光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の差はここでは０°となる。これにより、円偏光の光はそのままの状態で透過する。そして、ピックアップレンズ５によって、回転する光ディスクＤの信号記録面に光が集光されて、光スポットを形成する。一方、光ディスクＤからの戻り光は、ピックアップレンズ５を通って波長選択フィルタ７を再び透過する。このときも往路の場合と同様に、波長選択膜７１を透過することによる円偏光の位相差の差が０°となり、円偏光の光はそのまま透過する。そして、１／４波長板３ｂによって円偏光からＳ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ２ｂに入射する。この偏光ビームスプリッタ２ｂは、Ｐ偏光は透過するがＳ偏光は反射するので、戻り光は反射されてフォトダイオード６ｂに導かれ、信号の検出が行われる。
【００３７】
波長選択フィルタ７の基体７０に形成する波長選択膜７１の具体的構成は、従来公知の膜構成設計ソフトを用いて算出すればよい。この実施形態で使用可能な波長選択膜７１としては例えば次のような構成が例示される。この波長選択膜７１の反射・透過特性を図７および図８に、そして反射・透過位相差を図９及び図１０にそれぞれ示す。
【００３８】
【表３】
【００３９】
図７及び図８から明らかなように、この波長選択膜７１では、波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）における、Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分の反射率はほぼ１００％で、透過率は０％であった。一方、波長６６０ｎｍ（ＤＶＤ用光源）及び波長７８７ｎｍ（ＣＤ用光源）におけるＰ偏光成分およびＳ偏光成分の反射率は１０％未満で、透過率は９０％以上であった。これにより、この波長選択膜７１が波長４０７ｎｍの光を反射し、波長６６０ｎｍと７８７ｎｍの光を透過することがわかる。
【００４０】
次に、この波長選択膜７１の位相差特性については、図９から明らかなように、波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）における反射前後の位相差の差は１８０°であった。また図１０から明らかなように、波長６６０ｎｍ（ＤＶＤ用光源）と波長７８７ｎｍ（ＣＤ用光源）における透過前後の位相差の差は０°（３６０°）であった。
【００４１】
なお、この実施形態では、波長選択フィルタ７の基体７０に形成する波長選択膜７１として、透過前後の位相差の差を０°とするものを用いたが、透過前後の位相差の差を１８０°とするものを用いてももちろん構わない。
【００４２】
他方、比較のために、同じ膜構成設計ソフトを用いて、パラメータである反射による位相差の差を１８０°とする入力する代わりに０°と入力して算出した波長選択膜７１の構成例を表３に示す。そして、この波長選択膜７１の反射・透過特性を図１１および図１２に、そして反射・透過位相差を図１３及び図１４にそれぞれ示す。
【００４３】
【表４】
【００４４】
図１１及び図１２から明らかなように、この波長選択膜７１では、波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）における、Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分の反射率は９０％以上で、透過率は５％未満であった。一方、波長６６０ｎｍ（ＤＶＤ用光源）及び波長７８７ｎｍ（ＣＤ用光源）におけるＰ偏光成分およびＳ偏光成分の反射率は１０％未満で、透過率は９０％以上であった。ただし、波長６６０ｎｍ及び波長７８７ｎｍの近傍で反射率・透過率ともに変動が大きく、品質安定性に問題があった。
【００４５】
この波長選択膜７１の位相差特性については、図１３から明らかなように、波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）における反射前後の位相差の差は−２０°（３４０°）と、目標値の０°にはならなかった。また図１４から明らかなように、波長６６０ｎｍ（ＤＶＤ用光源）及び波長７８７ｎｍ（ＣＤ用光源）における透過前後の位相差の差は１０°未満であった。前記の３つの波長のうち波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）の光源の出力が最も弱いため、この波長の反射前後の位相差の差を０°近傍にすることが実用上必要である。したがって、この点においてこの構成の波長選択膜は実使用に適さないものであった。
【００４６】
３つの光源（波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）、波長６６０ｎｍ（ＤＶＤ用光源）、波長７８７ｎｍ（ＣＤ用光源））を用いた光ピックアップ装置の他の実施形態を図１５に示す。この図の光ピックアップ装置が図６の装置と異なる点は、波長選択フィルタ７によって反射又は透過される波長が異なる点である。すなわち、この図の光ピックアップ装置では、波長選択フィルタ７が波長７８７ｎｍの光を反射し、波長４０７ｎｍと波長６６０ｎｍの光を透過する。装置の基本構成は図６と同じであるのでここではその説明を省略し、波長選択フィルタの基体に形成する波長選択膜７１の構成について以下説明する。
【００４７】
波長選択フィルタ７の基体７０に形成する波長選択膜７１の具体的構成は、波長７８７ｎｍの光を反射し、波長４０７ｎｍと波長６６０ｎｍの光を透過し、反射位相差が１８０°、透過位相差が０°となるように、従来公知の膜構成設計ソフトを用いて算出すればよい。算出された波長選択膜例を表５に示す。そして、この波長選択膜７１の反射・透過特性を図１６および図１７に、そして反射・透過位相差を図１８及び図１９にそれぞれ示す。
【００４８】
【表５】
なお、Ｌａ2Ｏ3とＡｌ2Ｏ3の混合比は１：１．２である。
【００４９】
図１６及び図１７から明らかなように、この波長選択膜７１では、波長７８７ｎｍ（ＣＤ用光源）における、Ｐ偏光成分の反射率は９０％程度、Ｓ偏光成分の反射率は９８％程度で、透過率はＰ偏光成分が１２％程度で、Ｓ偏光成分が５％程度であった。一方、波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）及び波長６６０ｎｍ（ＤＶＤ用光源）におけるＰ偏光成分およびＳ偏光成分の反射率はほぼ０％で、透過率は９５％以上であった。これにより、この波長選択膜７１は、波長７８７ｎｍの光の反射が若干低くく、透過が若干高いものの、実使用に大きな問題はなく、波長７８７ｎｍの光を反射し、波長４０７ｎｍの光と６６０ｎｍの光とを透過することがわかる。
【００５０】
この波長選択膜７１の位相差特性については、図１８から明らかなように、波長７８７ｎｍ（ＣＤ用光源）における反射前後の位相差の差は１８０°であった。また図１９から明らかなように、波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）と波長６６０ｎｍ（ＤＶＤ用光源）における透過前後の位相差の差は０°（３６０°）であった。
【００５１】
なお、この実施形態では、波長選択フィルタ７の基体７０に形成する波長選択膜７１として、透過前後の位相差の差を０°とするものを用いたが、透過前後の位相差の差を１８０°とするものを用いてももちろん構わない。
【００５２】
比較のために、同じ膜構成設計ソフトを用いて、パラメータである反射による位相差の差を１８０°とする入力する代わりに０°と入力して算出した波長選択膜７１の構成例を表６に示す。そして、この波長選択膜７１の反射・透過特性を図２０および図２１に、そして反射・透過位相差を図２２及び図２３にそれぞれ示す。
【００５３】
【表６】
なお、Ｌａ2Ｏ3とＡｌ2Ｏ3の混合比は１：１．２である。
【００５４】
図２０及び図２１から明らかなように、この波長選択膜７１では、波長７８７ｎｍ（ＣＤ用光源）における、Ｐ偏光成分の反射率は８０％程度で、Ｓ偏光成分の反射率は９０％程度であった。また、Ｐ偏光成分の透過率は２０％程度で、Ｓ偏光成分の透過率は１０％程度であった。一方、波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）および波長６６０ｎｍ（ＤＶＤ用光源）におけるＰ偏光成分およびＳ偏光成分の反射率は１０％以下であった。またＰ偏光成分およびＳ偏光成分の透過率は９０％程度であった。ただし、波長６６０ｎｍの近傍では反射率・透過率ともに変動が大きく、品質安定性に問題があった。
【００５５】
この波長選択膜７１の位相差特性については、図２２から明らかなように、波長７８７ｎｍ（ＣＤ用光源）における反射前後の位相差の差は０°となったが、７８７ｎｍの前後で位相差の差が急激に変化しており、品質安定性に欠けるものであった。また図２３から明らかなように、波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）における透過前後の位相差の差は１０°未満であったが、６６０ｎｍ（ＤＶＤ用光源）における透過前後の位相差の差は−３０°（３３０°）と目標値の０°にはならなかった。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係る反射ミラー及びそれを用いた光ピックアップ装置の一例を示す概説図である。
【図２】表１の反射膜の反射特性を示すグラフである。
【図３】表１の反射膜の反射位相差を示すグラフである。
【図４】表２の反射膜の反射特性を示すグラフである。
【図５】表２の反射膜の反射位相差を示すグラフである。
【図６】本発明に係る波長選択フィルタ及びそれを用いた光ピックアップ装置の一例を示す概説図である。
【図７】表３の波長選択膜の反射特性を示すグラフである。
【図８】表３の波長選択膜の透過特性を示すグラフである。
【図９】表３の波長選択膜の反射位相差を示すグラフである。
【図１０】表３の波長選択膜の透過位相差を示すグラフである。
【図１１】表４の波長選択膜の反射特性を示すグラフである。
【図１２】表４の波長選択膜の透過特性を示すグラフである。
【図１３】表４の波長選択膜の反射位相差を示すグラフである。
【図１４】表４の波長選択膜の透過位相差を示すグラフである。
【図１５】本発明に係る波長選択フィルタ及びそれを用いた光ピックアップ装置の他の例を示す概説図である。
【図１６】表５の波長選択膜の反射特性を示すグラフである。
【図１７】表５の波長選択膜の透過特性を示すグラフである。
【図１８】表５の波長選択膜の反射位相差を示すグラフである。
【図１９】表５の波長選択膜の透過位相差を示すグラフである。
【図２０】表６の波長選択膜の反射特性を示すグラフである。
【図２１】表６の波長選択膜の透過特性を示すグラフである。
【図２２】表６の波長選択膜の反射位相差を示すグラフである。
【図２３】表６の波長選択膜の透過位相差を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５７】
２，２ａ，２ｂ 偏光ビームスプリッタ
３，３ａ，３ｂ １／４波長板
４ 反射ミラー（光学素子）
５ ピックアップレンズ
６ａ，６ｂ フォトダイオード（検出手段）
７ 波長選択フィルタ（光学素子）
Ｄ 光ディスク
１１ ＢＤ用光源（波長４０７ｎｍ）
１２ ＤＶＤ用光源（６６０ｎｍ）
１３ ＣＤ用光源（波長７８７ｎｍ）
４０ 基体
４１ 反射膜
７０ 基体
７１ 波長選択膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学素子及びそれを用いた光ピックアップ装置に関し、より詳細には位相差調整機能を有する光学素子及びそれを用いた光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤ（コンパクト・ディスク）やＤＶＤ（デジタル・バーサタイル・ディスク）などの光記録媒体に情報を書込・読出するために光ピックアップ装置が広く用いられている。この光ピックアップ装置では、光源から出射したＰ偏光又はＳ偏光の光を１／４波長板で円偏光とした後、反射ミラーなどによって進行方向を変えて、対物レンズで集光させて光記録媒体に当射させ、反射した円偏光を前記１／４波長板でＳ偏光又はＰ偏光とした後、光検出器で光信号を検出する。
【０００３】
２つの光源を用いる場合には、それぞれの光源からの光路をダイクロイックプリズムで合成した後、光源からの直線偏光を１／４波長板で円偏光に変換することが、特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００１−２９７４７２号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の光ピックアップ装置では、円偏光に変換された光は偏向プリズムＤＰで反射されているが、反射時にＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差がズレて、反射光が楕円偏光となることがある。楕円偏光は１／４波長板を透過しても直線偏光にはならないため、検出器への信号強度が低下したり、光源への戻り光が発生し、レーザ発振が不安定になるという問題が生じる。また、反射のみならず、光学素子を透過する場合にも、一般的にＰ偏光成分とＳ偏光成分との間に位相差が発生する。このため、円偏光に変換された光を反射あるいは透過させる光学素子には、反射率や透過率といった分光特性を満足していることのみならず、位相差がズレないようにすることも要求される。
【０００５】
ところで、光源の短波長化が近年進行し、現在ＤＶＤ用に主として用いられている波長６００ｎｍ台のレーザビームよりも波長の短い、波長４００ｎｍ台のいわゆるブルーレーザが実用化されつつある。このため、波長７００ｎｍ台（ＣＤ用）、波長６００ｎｍ台（ＤＶＤ用）、波長４００ｎｍ台（例えばＢＤ（Blu-ray Disk）用あるいはＨＤ ＤＶＤ用）の３つの光源を搭載した光ピックアップ装置の開発が現在進められている。
【０００６】
しかし、光学素子の基体に形成する光学薄膜の設計において、このような３つの波長帯域の光に対応して、反射率や透過率といった分光特性を満足し、同時に反射や透過によって位相差がズレないものを得ようとすると、拘束条件が多すぎて良好な薄膜構成を設計することは困難であった。このため、分光特性および位相差特性の一方を優先し他方を犠牲にして薄膜設計が行われていた。
【０００７】
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは光を反射及び／又は透過させる光学部材において、分光特性および位相差特性の両方を満足させることにある。
【０００８】
また本発明の目的は、光記録媒体で反射された光が、強度が低下することなく検出器へ入射し、また光源への戻り光が発生することのない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】
本発明者等は、前記目的を達成すべく鋭意検討した結果、円偏光が反射又は透過した後も円偏光を維持するようにするには、反射又は透過によるＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差のズレをゼロにするのではなく、積極的に１８０°にずらせばよい、すなわち円偏光の回転方向を逆にすればよい、という一見簡単でありながらこれまで何人も試みられていなかった着想に基づき本発明をなすに至った。すなわち、本発明に係る、光を反射する光学素子は、反射波長帯域の光における入射の際のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差と、反射後のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差を絶対値で１８０°±１０°に調整する薄膜が、基体に形成されていることを特徴とする。なお、±１０°は実使用上問題の生じない範囲である。
【００１０】
また本発明に係る、光を反射および透過する光学素子は、反射波長帯域の光の入射の際のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差と、反射後のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差を絶対値で１８０°±１０°に調整する薄膜が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記薄膜が、透過波長帯域の光の入射の際のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差と、透過後のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差を絶対値で０°±１０°に調整するものであってもよい。
【００１２】
反射波長帯域の光としては、４０７±１０ｎｍ、６６０±１５ｎｍ、７８７±１５ｎｍの少なくとも１つであるのがよい。
【００１３】
また光を反射および透過する光学素子の場合には、反射波長帯域の光が４０７±１０ｎｍで、前記透過波長帯域の光が６６０±１５ｎｍ及び７８７±１５ｎｍの少なくとも一方であってもよく、あるいは前記反射波長帯域の光が７８７±１５ｎｍで、前記透過波長帯域の光が４０７±１０ｎｍ及び６６０±１５ｎｍの少なくとも一方であってもよい。
【００１４】
光学素子に入射する反射波長帯域の光としては円偏光が好適である。
【００１５】
また本発明の光ピックアップ装置は、光源からの光を所定方向に反射する反射ミラーを備え、この反射ミラーとして前記記載の光学素子を用いることを特徴とする。
【００１６】
ここで前記光源と反射ミラーとの間に１／４波長板を配置し、この１／４波長板によって直線偏光が円偏光に変換するのが好ましい。
【００１７】
また本発明の光ピックアップ装置は、波長の異なる光を出射する２以上の光源と、光を合成又は分離する波長選択フィルタと、光を記録媒体上に集光させる対物レンズと、前記記録媒体からの反射光を検出する検出手段とを備え、前記波長選択フィルタとして、前記記載の光学素子を用いることを特徴とする。
【００１８】
ここで前記光源と波長選択フィルタとの間に１／４波長板を配置し、この１／４波長板によって直線偏光が円偏光に変換するのが好ましい。
【００１９】
前記光ピックアップ装置に用いる光源の光の波長は、４０７±１０ｎｍ、６６０±１５ｎｍ、７８７±１５ｎｍの少なくとも１つであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る、光を少なくとも反射する光学素子では、反射波長帯域の光の入射の際のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差と、反射後のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差を絶対値で１８０°±１０°に調整する薄膜を基体に形成したので、円偏光に変換された光を効果的に反射させると同時に、反射後も円偏光を維持させることができる。
【００２１】
ここで光学素子が光を反射すると共に透過するものである場合、前記薄膜によって、透過波長帯域の光が入射する際のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差と、透過後のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差を絶対値で０°±１０°に調整することによって、透過光についても位相差を発生させないようにできる。
【００２２】
また本発明に係る光ピックアップ装置では、光源からの光を所定方向に反射する反射ミラーを備え、この反射ミラーとして前記記載の光学素子を用いるので、光記録媒体で反射された光が、強度低下することなく検出器へ入射する。また光源への戻り光が発生しないのでレーザ発振が安定して行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
まず、本発明に係る、光を反射する光学素子及びこれを用いた光ピックアップ装置について説明する。図１は、本発明の光学素子である反射ミラーとそれを用いた光ピックアップ装置の概略構成図である。
【００２４】
図１の光ピックアップ装置は、波長４０７ｎｍのＢＤ用光源１１と波長６６０ｎｍのＤＶＤ用光源１２、偏光ビームスプリッタ２と、１／４波長板３と、反射ミラー４と、ピックアップレンズ５、フォトダイオード（検出手段）６とを備えている。偏光ビームスプリッタ２は、光源１１，１２からの光を透過し、光ディスクＤからの戻り光を反射する機能を有する。また反射ミラー４の基体４０には、後述する反射膜４１が形成されている。なお、反射ミラー４は、三角柱のプリズム傾斜面に反射膜を有し、プリズム内に入射した光を反射するものであってももちろん構わない。また、波長４０７ｎｍの光源１１をここではＢＤ用光源として用いているが、光源１１はＢＤ用に限定されるものではない。
【００２５】
光源１１又は１２から出射したレーザ光は、偏光ビームスプリッタ２を透過し、１／４波長板３でＰ偏光から円偏光に変換された後、反射ミラー４の反射膜４１で反射されてピックアップレンズ５に入射する。このとき、反射膜４１による反射によってＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の差が１８０°になる。これにより、回転方向は逆になるが円偏光は維持され楕円偏光となることはない。そして、ピックアップレンズ５によって、回転する光ディスクＤの信号記録面に光が集光されて、光スポットを形成する。一方、光ディスクＤからの反射光（戻り光）は、往路と逆の光路を辿る。すなわち、戻り光は、ピックアップレンズ５を通って反射ミラー４で反射する。このときも往路の場合と同様に、反射膜４１による反射によってＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差が１８０°になり、円偏光の回転方向が逆となる。結局、反射膜４１により反射した光は、反射膜４１によって往復で３６０°の位相差を与えられるので、往復光路で偏光状態は変化しない。そして、１／４波長板３によって円偏光からＳ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ２に入射する。この偏光ビームスプリッタ２は、Ｐ偏光は透過するがＳ偏光は反射するので、戻り光は反射されてフォトダイオード６に導かれ、信号の検出が行われる。
【００２６】
なお、この実施形態では、光源１１又は１２から出射したレーザ光はＰ偏光であるが、Ｓ偏光であってももちろん構わない。光源１１，１２から出射した光がＳ偏光の場合、１／４波長板３によってＳ偏光は円偏光に変換される。そして、戻り光は１／４波長板３を再び通過することによって円偏光からＰ偏光に変換されることになる。このため、光源とフォトダイオードとの位置を入れ替えればよい。
【００２７】
ここで、反射前のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差と、反射後のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差を１８０°にする反射膜４１の具体的構成は、従来公知の膜構成設計ソフトを用いて算出すればよい。本発明で使用できる反射膜４１としては例えば次のような構成が例示される。そしてこの反射膜４１の反射特性および反射位相差を図２及び図３に示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】
図２から明らかなように、波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）、波長６６０ｎｍ（ＤＶＤ用光源）における、Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分の反射率はともに１００％に近い値を示した。また、図３から明らかなように、波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）、波長６６０ｎｍ（ＤＶＤ用光源）における反射前後の位相差の差は１８０°であった。したがって、前記構成の反射膜４１を基体４０に形成した反射ミラー４によれば、波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）、波長６６０ｎｍ（ＤＶＤ用光源）の光はほぼ１００％反射され、且つ反射前後の位相差は１８０°に調整される、つまり円偏光の光は回転方向が逆の円偏光の光となって反射されることがわかる。
【００３０】
他方、比較のために、同じ膜構成設計ソフトを用いて、パラメータである位相差を１８０°とする入力する代わりに０°と入力して算出した反射膜の構成例を表２に示す。そしてこの反射膜の反射特性および反射位相差を図４及び図５に示す。
【００３１】
【表２】
【００３２】
図４から明らかなように、波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）におけるＰ偏光成分の反射率は９０％程度で、Ｓ偏光成分の反射率は９３％程度であった。一方、波長６６０ｎｍ（ＤＶＤ用光源）におけるＰ偏光成分の反射率は５０％程度で、Ｓ偏光成分の反射率は１００％近くであった。実使用上要求される反射率は通常９５％以上であるから、この膜構成の薄膜を反射膜として実使用することはできない。また図５から明らかなように、波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）における反射前後の位相差の差は、目標設定が０°であったにも拘わらず４０°近くもあった。また、波長６６０ｎｍ（ＤＶＤ用光源）における反射前後の位相差は０°であったが、波長６６０ｎｍの前後で反射位相差が急激に変動しているので、品質安定性に欠けるものであった。
【００３３】
次に、光を反射及び透過する光学素子とこれを用いた光ピックアップ装置について説明する。図６は、本発明の光学素子である波長選択フィルタとそれを用いた光ピックアップ装置の概略構成図である。
【００３４】
図６の光ピックアップ装置は、３つの光源（ＢＤ用光源（波長４０７ｎｍ）１１、ＤＶＤ用光源（波長６６０ｎｍ）１２、ＣＤ用光源（波長７８７ｎｍ）１３）と、偏光ビームスプリッタ２ａ，２ｂと、１／４波長板３ａ，３ｂと、波長選択フィルタ（光学素子）７と、ピックアップレンズ３と、フォトダイオード（検出手段）６ａ，６ｂを備えている。偏光ビームスプリッタ２ａ，２ｂは、前記と同様に、Ｐ偏光及びＳ偏光の一方を透過し、他方を反射する機能を有し、光源から光を透過し、光ディスクＤからの戻り光を反射する役割を果たす。波長選択フィルタ７には、光を選択的に反射及び透過する波長選択膜（薄膜）７１が基板７０に形成されている。この波長選択膜７１の構成については後述する。なお、波長選択フィルタ７は、三角柱のプリズム傾斜面に波長選択膜を形成し、これをもう一つの三角柱のプリズムと傾斜面同士が対向するように接合してキューブ状としたものであってももちろん構わない。
【００３５】
波長４０７ｎｍのＢＤ用光源１１から出射したレーザ光は、偏光ビームスプリッタ２ａを透過し、１／４波長板３ａでＰ偏光から円偏光に変換された後、波長選択フィルタ７で反射されてピックアップレンズ５に入射する。このとき、波長選択フィルタ７に形成されている波長選択膜７１による反射によって、円偏光に変換された光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の差が１８０°となる。これにより、回転方向は逆になるが円偏光は維持され楕円偏光となることはない。そして、ピックアップレンズ５によって、回転する光ディスクＤの信号記録面に光が集光されて、光スポットを形成する。一方、光ディスクＤからの戻り光は、往路と逆の光路を辿り、ピックアップレンズ５を通って波長選択フィルタ７で反射する。このときも往路の場合と同様に、波長選択膜７１による反射によって円偏光の位相差が１８０°となり、円偏光の回転方向が逆となる。結局、波長選択膜７１により反射した光は、波長選択膜７１によって往復で３６０°の位相差を与えられるので、往復光路で偏光状態は変化しない。そして、１／４波長板３ａによって円偏光からＳ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ２ａに入射する。この偏光ビームスプリッタ２ａは、Ｐ偏光は透過するがＳ偏光は反射するので、戻り光は反射されてフォトダイオード６ａに導かれ、信号の検出が行われる。
【００３６】
一方、波長６６０ｎｍのＤＶＤ用光源１２又は波長７８７ｎｍのＣＤ用光源１３から出射したレーザ光は、偏光ビームスプリッタ２ｂを透過し、１／４波長板３ｂでＰ偏光から円偏光に変換される。そして、波長選択フィルタ７を透過してピックアップレンズ５に入射する。波長選択フィルタ７に形成されている波長選択膜７１を透過することによる、円偏光に変換された光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の差はここでは０°となる。これにより、円偏光の光はそのままの状態で透過する。そして、ピックアップレンズ５によって、回転する光ディスクＤの信号記録面に光が集光されて、光スポットを形成する。一方、光ディスクＤからの戻り光は、ピックアップレンズ５を通って波長選択フィルタ７を再び透過する。このときも往路の場合と同様に、波長選択膜７１を透過することによる円偏光の位相差の差が０°となり、円偏光の光はそのまま透過する。そして、１／４波長板３ｂによって円偏光からＳ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ２ｂに入射する。この偏光ビームスプリッタ２ｂは、Ｐ偏光は透過するがＳ偏光は反射するので、戻り光は反射されてフォトダイオード６ｂに導かれ、信号の検出が行われる。
【００３７】
波長選択フィルタ７の基体７０に形成する波長選択膜７１の具体的構成は、従来公知の膜構成設計ソフトを用いて算出すればよい。この実施形態で使用可能な波長選択膜７１としては例えば次のような構成が例示される。この波長選択膜７１の反射・透過特性を図７および図８に、そして反射・透過位相差を図９及び図１０にそれぞれ示す。
【００３８】
【表３】
【００３９】
図７及び図８から明らかなように、この波長選択膜７１では、波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）における、Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分の反射率はほぼ１００％で、透過率は０％であった。一方、波長６６０ｎｍ（ＤＶＤ用光源）及び波長７８７ｎｍ（ＣＤ用光源）におけるＰ偏光成分およびＳ偏光成分の反射率は１０％未満で、透過率は９０％以上であった。これにより、この波長選択膜７１が波長４０７ｎｍの光を反射し、波長６６０ｎｍと７８７ｎｍの光を透過することがわかる。
【００４０】
次に、この波長選択膜７１の位相差特性については、図９から明らかなように、波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）における反射前後の位相差の差は１８０°であった。また図１０から明らかなように、波長６６０ｎｍ（ＤＶＤ用光源）と波長７８７ｎｍ（ＣＤ用光源）における透過前後の位相差の差は０°（３６０°）であった。
【００４１】
なお、この実施形態では、波長選択フィルタ７の基体７０に形成する波長選択膜７１として、透過前後の位相差の差を０°とするものを用いたが、透過前後の位相差の差を１８０°とするものを用いてももちろん構わない。
【００４２】
他方、比較のために、同じ膜構成設計ソフトを用いて、パラメータである反射による位相差の差を１８０°とする入力する代わりに０°と入力して算出した波長選択膜７１の構成例を表３に示す。そして、この波長選択膜７１の反射・透過特性を図１１および図１２に、そして反射・透過位相差を図１３及び図１４にそれぞれ示す。
【００４３】
【表４】
【００４４】
図１１及び図１２から明らかなように、この波長選択膜７１では、波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）における、Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分の反射率は９０％以上で、透過率は５％未満であった。一方、波長６６０ｎｍ（ＤＶＤ用光源）及び波長７８７ｎｍ（ＣＤ用光源）におけるＰ偏光成分およびＳ偏光成分の反射率は１０％未満で、透過率は９０％以上であった。ただし、波長６６０ｎｍ及び波長７８７ｎｍの近傍で反射率・透過率ともに変動が大きく、品質安定性に問題があった。
【００４５】
この波長選択膜７１の位相差特性については、図１３から明らかなように、波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）における反射前後の位相差の差は−２０°（３４０°）と、目標値の０°にはならなかった。また図１４から明らかなように、波長６６０ｎｍ（ＤＶＤ用光源）及び波長７８７ｎｍ（ＣＤ用光源）における透過前後の位相差の差は１０°未満であった。前記の３つの波長のうち波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）の光源の出力が最も弱いため、この波長の反射前後の位相差の差を０°近傍にすることが実用上必要である。したがって、この点においてこの構成の波長選択膜は実使用に適さないものであった。
【００４６】
３つの光源（波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）、波長６６０ｎｍ（ＤＶＤ用光源）、波長７８７ｎｍ（ＣＤ用光源））を用いた光ピックアップ装置の他の実施形態を図１５に示す。この図の光ピックアップ装置が図６の装置と異なる点は、波長選択フィルタ７によって反射又は透過される波長が異なる点である。すなわち、この図の光ピックアップ装置では、波長選択フィルタ７が波長７８７ｎｍの光を反射し、波長４０７ｎｍと波長６６０ｎｍの光を透過する。装置の基本構成は図６と同じであるのでここではその説明を省略し、波長選択フィルタの基体に形成する波長選択膜７１の構成について以下説明する。
【００４７】
波長選択フィルタ７の基体７０に形成する波長選択膜７１の具体的構成は、波長７８７ｎｍの光を反射し、波長４０７ｎｍと波長６６０ｎｍの光を透過し、反射位相差が１８０°、透過位相差が０°となるように、従来公知の膜構成設計ソフトを用いて算出すればよい。算出された波長選択膜例を表５に示す。そして、この波長選択膜７１の反射・透過特性を図１６および図１７に、そして反射・透過位相差を図１８及び図１９にそれぞれ示す。
【００４８】
【表５】
なお、Ｌａ2Ｏ3とＡｌ2Ｏ3の混合比は１：１．２である。
【００４９】
図１６及び図１７から明らかなように、この波長選択膜７１では、波長７８７ｎｍ（ＣＤ用光源）における、Ｐ偏光成分の反射率は９０％程度、Ｓ偏光成分の反射率は９８％程度で、透過率はＰ偏光成分が１２％程度で、Ｓ偏光成分が５％程度であった。一方、波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）及び波長６６０ｎｍ（ＤＶＤ用光源）におけるＰ偏光成分およびＳ偏光成分の反射率はほぼ０％で、透過率は９５％以上であった。これにより、この波長選択膜７１は、波長７８７ｎｍの光の反射が若干低くく、透過が若干高いものの、実使用に大きな問題はなく、波長７８７ｎｍの光を反射し、波長４０７ｎｍの光と６６０ｎｍの光とを透過することがわかる。
【００５０】
この波長選択膜７１の位相差特性については、図１８から明らかなように、波長７８７ｎｍ（ＣＤ用光源）における反射前後の位相差の差は１８０°であった。また図１９から明らかなように、波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）と波長６６０ｎｍ（ＤＶＤ用光源）における透過前後の位相差の差は０°（３６０°）であった。
【００５１】
なお、この実施形態では、波長選択フィルタ７の基体７０に形成する波長選択膜７１として、透過前後の位相差の差を０°とするものを用いたが、透過前後の位相差の差を１８０°とするものを用いてももちろん構わない。
【００５２】
比較のために、同じ膜構成設計ソフトを用いて、パラメータである反射による位相差の差を１８０°とする入力する代わりに０°と入力して算出した波長選択膜７１の構成例を表６に示す。そして、この波長選択膜７１の反射・透過特性を図２０および図２１に、そして反射・透過位相差を図２２及び図２３にそれぞれ示す。
【００５３】
【表６】
なお、Ｌａ2Ｏ3とＡｌ2Ｏ3の混合比は１：１．２である。
【００５４】
図２０及び図２１から明らかなように、この波長選択膜７１では、波長７８７ｎｍ（ＣＤ用光源）における、Ｐ偏光成分の反射率は８０％程度で、Ｓ偏光成分の反射率は９０％程度であった。また、Ｐ偏光成分の透過率は２０％程度で、Ｓ偏光成分の透過率は１０％程度であった。一方、波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）および波長６６０ｎｍ（ＤＶＤ用光源）におけるＰ偏光成分およびＳ偏光成分の反射率は１０％以下であった。またＰ偏光成分およびＳ偏光成分の透過率は９０％程度であった。ただし、波長６６０ｎｍの近傍では反射率・透過率ともに変動が大きく、品質安定性に問題があった。
【００５５】
この波長選択膜７１の位相差特性については、図２２から明らかなように、波長７８７ｎｍ（ＣＤ用光源）における反射前後の位相差の差は０°となったが、７８７ｎｍの前後で位相差の差が急激に変化しており、品質安定性に欠けるものであった。また図２３から明らかなように、波長４０７ｎｍ（ＢＤ用光源）における透過前後の位相差の差は１０°未満であったが、６６０ｎｍ（ＤＶＤ用光源）における透過前後の位相差の差は−３０°（３３０°）と目標値の０°にはならなかった。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係る反射ミラー及びそれを用いた光ピックアップ装置の一例を示す概説図である。
【図２】表１の反射膜の反射特性を示すグラフである。
【図３】表１の反射膜の反射位相差を示すグラフである。
【図４】表２の反射膜の反射特性を示すグラフである。
【図５】表２の反射膜の反射位相差を示すグラフである。
【図６】本発明に係る波長選択フィルタ及びそれを用いた光ピックアップ装置の一例を示す概説図である。
【図７】表３の波長選択膜の反射特性を示すグラフである。
【図８】表３の波長選択膜の透過特性を示すグラフである。
【図９】表３の波長選択膜の反射位相差を示すグラフである。
【図１０】表３の波長選択膜の透過位相差を示すグラフである。
【図１１】表４の波長選択膜の反射特性を示すグラフである。
【図１２】表４の波長選択膜の透過特性を示すグラフである。
【図１３】表４の波長選択膜の反射位相差を示すグラフである。
【図１４】表４の波長選択膜の透過位相差を示すグラフである。
【図１５】本発明に係る波長選択フィルタ及びそれを用いた光ピックアップ装置の他の例を示す概説図である。
【図１６】表５の波長選択膜の反射特性を示すグラフである。
【図１７】表５の波長選択膜の透過特性を示すグラフである。
【図１８】表５の波長選択膜の反射位相差を示すグラフである。
【図１９】表５の波長選択膜の透過位相差を示すグラフである。
【図２０】表６の波長選択膜の反射特性を示すグラフである。
【図２１】表６の波長選択膜の透過特性を示すグラフである。
【図２２】表６の波長選択膜の反射位相差を示すグラフである。
【図２３】表６の波長選択膜の透過位相差を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５７】
２，２ａ，２ｂ 偏光ビームスプリッタ
３，３ａ，３ｂ １／４波長板
４ 反射ミラー（光学素子）
５ ピックアップレンズ
６ａ，６ｂ フォトダイオード（検出手段）
７ 波長選択フィルタ（光学素子）
Ｄ 光ディスク
１１ ＢＤ用光源（波長４０７ｎｍ）
１２ ＤＶＤ用光源（６６０ｎｍ）
１３ ＣＤ用光源（波長７８７ｎｍ）
４０ 基体
４１ 反射膜
７０ 基体
７１ 波長選択膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を反射する光学素子であって、反射波長帯域の光における入射の際のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差と、反射後のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差を絶対値で１８０°±１０°に調整する薄膜が、基体に形成されていることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
光を反射および透過する光学素子であって、反射波長帯域の光の入射の際のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差と、反射後のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差を絶対値で１８０°±１０°に調整する薄膜が、基体に形成されていることを特徴とする光学素子。
【請求項３】
前記薄膜が、透過波長帯域の光の入射の際のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差と、透過後のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差を絶対値で０°±１０°に調整する請求項２記載の光学素子。
【請求項４】
前記反射波長帯域の光が、４０７±１０ｎｍ、６６０±１５ｎｍ、７８７±１５ｎｍの少なくとも１つである請求項１〜３のいずれかに記載の光学素子。
【請求項５】
前記反射波長帯域の光が４０７±１０ｎｍで、前記透過波長帯域の光が６６０±１５ｎｍ及び７８７±１５ｎｍの少なくとも一方である請求項２又は３に記載の光学素子。
【請求項６】
前記反射波長帯域の光が７８７±１５ｎｍで、前記透過波長帯域の光が４０７±１０ｎｍ及び６６０±１５ｎｍの少なくとも一方である請求項２又は３に記載の光学素子。
【請求項７】
前記反射波長帯域の光が円偏光である請求項１〜６のいずれかに記載の光学素子。
【請求項８】
光源からの光を所定方向に反射する反射ミラーを備えた光ピックアップ装置において、前記反射ミラーとして請求項１記載の光学素子を用いることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記光源と反射ミラーとの間に１／４波長板が配置されている請求項８記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
波長の異なる光を出射する２以上の光源と、光を合成又は分離する波長選択フィルタと、光を記録媒体上に集光させる対物レンズと、前記記録媒体からの反射光を検出する検出手段とを備えた光ピックアップ装置において、
前記波長選択フィルタとして、請求項２又は３記載の光学素子を用いることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記の各光源と波長選択フィルタとの間に１／４波長板が配置されている請求項１０記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
光源から出射される光の波長が、４０７±１０ｎｍ、６６０±１５ｎｍ、７８７±１５ｎｍの少なくとも１つである請求項８〜１１のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１】
光を反射する光学素子であって、反射波長帯域の光における入射の際のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差と、反射後のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差を絶対値で１８０°±１０°に調整する薄膜が、基体に形成されていることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
光を反射および透過する光学素子であって、反射波長帯域の光の入射の際のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差と、反射後のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差を絶対値で１８０°±１０°に調整する薄膜が、基体に形成されていることを特徴とする光学素子。
【請求項３】
前記薄膜が、透過波長帯域の光の入射の際のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差と、透過後のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差を絶対値で０°±１０°に調整する請求項２記載の光学素子。
【請求項４】
前記反射波長帯域の光が、４０７±１０ｎｍ、６６０±１５ｎｍ、７８７±１５ｎｍの少なくとも１つである請求項１〜３のいずれかに記載の光学素子。
【請求項５】
前記反射波長帯域の光が４０７±１０ｎｍで、前記透過波長帯域の光が６６０±１５ｎｍ及び７８７±１５ｎｍの少なくとも一方である請求項２又は３に記載の光学素子。
【請求項６】
前記反射波長帯域の光が７８７±１５ｎｍで、前記透過波長帯域の光が４０７±１０ｎｍ及び６６０±１５ｎｍの少なくとも一方である請求項２又は３に記載の光学素子。
【請求項７】
前記反射波長帯域の光が円偏光である請求項１〜６のいずれかに記載の光学素子。
【請求項８】
光源からの光を所定方向に反射する反射ミラーを備えた光ピックアップ装置において、前記反射ミラーとして請求項１記載の光学素子を用いることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記光源と反射ミラーとの間に１／４波長板が配置されている請求項８記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
波長の異なる光を出射する２以上の光源と、光を合成又は分離する波長選択フィルタと、光を記録媒体上に集光させる対物レンズと、前記記録媒体からの反射光を検出する検出手段とを備えた光ピックアップ装置において、
前記波長選択フィルタとして、請求項２又は３記載の光学素子を用いることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記の各光源と波長選択フィルタとの間に１／４波長板が配置されている請求項１０記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
光源から出射される光の波長が、４０７±１０ｎｍ、６６０±１５ｎｍ、７８７±１５ｎｍの少なくとも１つである請求項８〜１１のいずれかに記載の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１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２００６−１５５７３０（Ｐ２００６−１５５７３０Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３４３６４３（Ｐ２００４−３４３６４３）
【出願日】平成１６年１１月２９日（２００４．１１．２９）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月２９日（２００４．１１．２９）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
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