反射防止膜製造方法、反射防止膜、及び光学素子
【課題】高精度の性能が要求される光学素子に用いる光学機能膜を、わずかなヤケ層にもほとんど影響されず、容易に、かつ、歩留まり良く製造する。
【解決手段】マッチングＡＲ膜を成膜するときに、表面反射率測定ステップＳ１１、ヤケ層特性推定ステップＳ１２、成膜ステップＳ１３の工程を行う。表面反射率測定ステップＳ１１では、光学機能面として使用できるように、予め鏡面に仕上げられたガラス基板Ａの表面反射率を測定する。ヤケ層特性推定ステップＳ１２では、ヤケ層の屈折率を仮定し、このヤケ層の屈折率と測定した表面反射率とヤケ層の屈折率に基づいて、ガラス基板Ａの表面に生じたヤケ層の物理膜厚を推定する。成膜ステップＳ１３では、ヤケ層の屈折率及び物理膜厚に基づいて、この特性のヤケ層を第１層目として設定し、この第１層目とその上に形成する誘電体多層膜とで反射防止膜として機能するように、誘電体多層膜を成膜する。
【解決手段】マッチングＡＲ膜を成膜するときに、表面反射率測定ステップＳ１１、ヤケ層特性推定ステップＳ１２、成膜ステップＳ１３の工程を行う。表面反射率測定ステップＳ１１では、光学機能面として使用できるように、予め鏡面に仕上げられたガラス基板Ａの表面反射率を測定する。ヤケ層特性推定ステップＳ１２では、ヤケ層の屈折率を仮定し、このヤケ層の屈折率と測定した表面反射率とヤケ層の屈折率に基づいて、ガラス基板Ａの表面に生じたヤケ層の物理膜厚を推定する。成膜ステップＳ１３では、ヤケ層の屈折率及び物理膜厚に基づいて、この特性のヤケ層を第１層目として設定し、この第１層目とその上に形成する誘電体多層膜とで反射防止膜として機能するように、誘電体多層膜を成膜する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学材料の接合面に設けられ、光学材料と接着剤の界面等、界面における屈折率差に基づいた反射を低減させる反射防止膜に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
反射防止膜や防眩膜等がコーティングされたレンズやプリズム、特定の波長帯の光を透過（または反射）するダイクロイックミラー等、硝材の表面に光学機能膜が成膜されて形成される光学素子が知られている。また、界面に色分離膜や偏光分離膜が介在するように、２つのプリズムを接合して形成されるビームスプリッタ等、界面に光学機能膜を介在させて硝材を接合した光学素子が知られている。
【０００３】
こうした光学素子の基礎となる硝材は、ケイ酸等を主成分とする無機金属酸化物の溶融固化体であり、硬く、変質しにくい材料である。しかし、空気中に含まれる水蒸気や、酸に長時間さらされると、表面が経時的に風化されることがある。このようなガラスの風化現象として、白ヤケや青ヤケ（虹ヤケ）といった、ヤケと呼ばれる現象が知られている。
【０００４】
白ヤケは、硝材の表面に付着した水分と硝材中の可溶性成分が反応して、炭酸水素ナトリウムや炭酸カルシウム等が析出し、硝材の表面が白く曇る現象である。白ヤケは、比較的水分が少ない空気中に硝材を保管した場合に発生する。また、炭酸水素ナトリウムや炭酸カルシウム等の析出物が生成される過程で、硝材表面は粗面化されてしまうため、硝材表面を研磨し、清浄な表面を露呈させる以外に白ヤケを回復する方法はない。
【０００５】
青ヤケは、硝材の表面に付着した水分や、この水分に空気中の二酸化炭素等が溶け込んで生成される酸によって、硝材表面が侵食され、干渉色の反射光が観察されるようになる現象である。青ヤケは、比較的水分が多い環境で硝材を保管した場合に発生する。また、青ヤケは、ヒドロニウムイオンと硝材中の金属イオンとがイオン交換反応を起こして、硝材表面に低屈折率の薄層が形成されることが原因とされる。このため、白ヤケの場合と同様に、硝材表面を研磨して低屈折率の薄層を除去し、清浄な表面を露呈させる以外に青ヤケを回復する方法はない。
【０００６】
したがって、上述のようなヤケが生じてしまった硝材は、通常、光学素子には利用されず、利用するにしても表面を研磨し、ヤケを除去してから利用される。しかし、ヤケを除去する研磨工程の導入は、光学素子のコストアップにつながるため、通常ならば使用に耐えない程のヤケが生じてしまった硝材であっても、成分や層構造が工夫された光学機能膜を成膜することによってヤケを目立たなくする技術が知られている。例えば、ＳｉＯ２リッチの層を硝材側の第１層とし、その上に、成分や屈折率、光学膜厚が特定の誘電体層を数層設けた反射防止膜によって、ヤケを目立たなくする技術が知られている（特許文献１）。また、同様に、ＳｉＯ２を硝材側の第１層とし、かつ、このＳｉＯ２層の光学膜厚をλ／４以上にした反射防止膜によってヤケを目立たなくする技術が知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−８２２０８号公報
【特許文献２】特開平５−８５７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ヤケは硝材の保管環境や保管期間に応じて経時的に生じるので、目視検査等の一般的な表面検査では全くヤケが生じていないと判断される硝材であっても、わずかながらヤケは生じる。したがって、例えば特許文献１，２に記載された基準で、ヤケが全く生じていない（外観評価「１」）と判定されるような硝材であっても、わずかながらヤケは生じている。このようなわずかなヤケ（明確に現れた巨視的な“ヤケ”と区別するために、以下では“ヤケ層”という）は、目視検査等の光学素子の製造工程で行われる一般的な検査では検出が難しい。また、こうしたヤケ層は、より精密な検査によって検出したとしても、硝材の化学的性質によってはほぼ全てにヤケ層が生じているため、ヤケ層もないような理想的表面状態の硝材を選りすぐることは極めて難しい。
【０００９】
上述のようなヤケ層は、従来の多くの光学素子においては性能にほとんど影響しないが、近年普及している青色光ディスク用の光ピックアップに用いられる光学素子等、上述のようなわずかなヤケも許容されない程、より精密な光学性能が求められる光学素子もある。また、一般的な光学素子では、明確に現れた巨視的なヤケだけでなく、わずかなヤケ層すらないことを前提に光学機能膜等の構成が定められるが、前述のような特に高精度の性能が要求される光学素子では、わずかなヤケ層によって、設計上の性能に対して深刻な劣化が生じてしまうことがあり、製造が難しく、歩留まりも悪いという問題がある。
【００１０】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、極めて高精度の性能が要求される光学素子に用いる光学機能膜を、わずかなヤケにもほとんど影響されず、容易に、かつ、歩留まり良く製造することを目的とする。また、わずかなヤケが生じた硝材を基材として用いても、設計通りの高精度な性能を発揮する光学機能膜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】
【００１１】
本発明の反射防止膜製造方法は、予め鏡面に仕上げられた硝材表面の反射率を測定する表面反射率測定ステップと、前記硝材の表面に生じたヤケ層の特性として屈折率及び物理膜厚のうちの一方を仮定した仮定値と、前記表面反射率測定ステップで測定した前記表面反射率とに基づいて、前記硝材の表面に生じたヤケ層の他方の特性を推定するヤケ層特性推定ステップと、前記ヤケ層特性推定ステップで推定した特性を有する前記ヤケ層を前記硝材表面の第１層目として設定し、当該第１層目と、その上に形成する複数の誘電体薄膜層とによって反射防止膜として機能するように前記複数の誘電体薄膜を成膜する成膜ステップと、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、前記表面反射率は前記硝材の表面にほぼ垂直に測定光を入射させて測定し、前記ヤケ層特性推定ステップでは、前記ヤケ層の屈折率または前記ヤケ層の物理膜厚のうちの一方の値を仮定し、前記表面反射率をＲ、前記硝材の屈折率をＮｓ、前記ヤケ層の屈折率をＮ、前記ヤケ層の物理膜厚をＤ、参照波長をλ、δ＝２πＮＤ／λとして表される下記の式に基づいて、前記ヤケ層の屈折率Ｎまたは物理膜厚Ｄのうちの他方の値を推定することが好ましい。
式：
【００１３】
前記ヤケ層特性推定ステップでは、前記ヤケ層の屈折率を前記硝材の屈折率よりも小さい値に仮定し、前記ヤケ層の物理膜厚を推定することが好ましい。
【００１４】
前記ヤケ層特性推定ステップは、前記ヤケ層の屈折率をＳｉＯ２の値に仮定し、前記ヤケ層の物理膜厚を推定することが好ましい。
【００１５】
前記反射防止膜が設けられた第１の硝材と、第２の硝材とを接着剤によって接合する接合ステップを備え、前記反射防止膜は、前記第１の硝材と前記接着剤との間に設けられることが好ましい。
【００１６】
前記第２の硝材は、前記接着剤との間に一部の光を選択的に反射または透過する光学機能膜を備えることが好ましい。
【００１７】
本発明の反射防止膜は、予め鏡面に仕上げられた硝材の表面に生じたヤケ層の特性として屈折率及び物理膜厚のうち一方を仮定した仮定値と、測定した前記硝材の表面反射率とに基づいて、他方の特性が推定された前記ヤケ層と、前記ヤケ層を前記硝材表面の第１層目として設定し、当該第１層目と、その上に形成する複数の誘電体薄膜層とによって反射防止膜として機能する前記複数の誘電体薄膜層と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明の光学素子は、前記反射防止膜を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、極めて高精度の性能が要求される光学素子に用いられる光学機能膜を、硝材のわずかなヤケ層にもほとんど影響されず、容易かつ歩留まり良く製造することができる。また、わずかなヤケ層が生じた硝材を基材として用いても、設計通りの高精度な性能を発揮する光学機能膜を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】光ピックアップの構成を示す説明図である。
【図２】ＰＢＳの構成を示す説明図である。
【図３】ＰＢＳの製造工程を示すフローチャートである。
【図４】反射率Ｒからヤケ層の物理膜厚を推定する様態を示すグラフである。
【図５】ヤケ層の屈折率を他の値に推定する場合に、反射率Ｒからヤケ層の物理膜厚を推定する様態を示すグラフである。
【図６】偏光分離膜の特性を示すグラフである。
【図７】マッチングＡＲ膜を介さない場合に生じるリンギングを示すグラフである。
【図８】マッチングＡＲ膜の性能を示すグラフである。
【図９】マッチングＡＲ膜によってリンギングが低減される様子を示すグラフである。
【図１０】推定したヤケ層の物理膜厚が実際と異なっていた場合に、マッチングＡＲ膜の性能（Ｒｐ）に及ぶ影響を示すグラフである。
【図１１】推定したヤケ層の物理膜厚が実際と異なっていた場合に、マッチングＡＲ膜の性能（Ｒｓ）に及ぶ影響を示すグラフである。
【図１２】推定したヤケ層の物理膜厚が実際と異なっていた場合に、ＰＢＳのリンギング性能に及ぶ影響（Ｒｐ）を示すグラフである。
【図１３】推定したヤケ層の物理膜厚が実際と異なっていた場合に、ＰＢＳのリンギング性能に及ぶ影響（Ｒｓ）を示すグラフである。
【図１４】物理膜厚の推定に用いたヤケ層の屈折率が実際と異なっていた場合に、マッチングＡＲ膜の性能に及ぶ影響（Ｒｐ，Ｒｓ）を示すグラフである。
【図１５】推定したヤケ層の屈折率が実際と異なっていた場合に、ＰＢＳのリンギング性能に及ぶ影響（Ｒｐ，Ｒｓ）を示すグラフである。
【図１６】入射角度に応じたマッチングＡＲの性能（Ｒｐ，Ｒｓ）を示すグラフである。
【図１７】入射角度に応じたＰＢＳのリンギング性能（Ｒｐ，Ｒｓ）を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に示すように、光ピックアップ１１は、光ディスク１２のデータを読み出したり、光ディスク１２にデータを記録する光学系であり、レーザーダイオード（ＬＤ）１３、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳという）１４、オートマチックパワーコントール（ＡＰＣ）１６、コリメートレンズ１７、１／４波長板１８、対物レンズ１９、フォトダイオード（ＰＤ）２１等から構成される。
【００２２】
光ディスク１２は、波長４０５ｎｍの青色光を利用してデータの読み出しや書き込みが行われる青色光ディスクである。ＬＤ１３は、光ディスク１２からのデータの読み出しや光ディスク１２へのデータの書き込みに用いるレーザー光を発するレーザーダイオードであり、波長４０５ｎｍの青色光を発する。また、ＬＤ１３から発せられた青色のレーザー光は、図示しない１／２波長板を透過することによって、後述する偏光分離面２６に対してＳ偏光光となるように調節される。なお、ＬＤ１３が発するレーザー光は、中心波長４０５ｎｍであるが、実際に出力される青色光の波長には１０ｎｍ程度（４０５±５ｎｍ）の幅がある。また、レーザー光の光軸方向から１０度（±５度）程度の使用角度幅がある。
【００２３】
ＰＢＳ１４は、偏光の状態に応じてＬＤ１３から入射するレーザー光を偏光の状態に応じて透過または反射する光学素子であり、２個の三角柱状のプリズム２３，２４を接合して立方体形状に形成される。プリズム２３，２４の接合面には、後述するように偏光分離膜３３（図２参照）等の光学機能膜が設けられ、偏光分離面２６が形成される。偏光分離面２６は、ＬＤ１３から光ディスク１２への光軸Ｌに対して４５度傾斜するように配置され、偏光分離膜３３の作用によってＳ偏光光を約９０％反射し、約１０％を透過する。また、偏光分離面２６は、Ｐ偏光光をほぼ１００％透過する。
【００２４】
ＬＤ１３からＰＢＳ１４に入射し、偏光分離面２６を透過した約１０％のＳ偏光光は、ＡＰＣ１６に入射される。ＡＰＣ１６は、ＰＢＳ１４から入射するＳ偏光成分の光量を検出し、これに基づいてＬＤ１３をフィードバック制御する。これにより、ＬＤ１３から出射するレーザー光のパワーが調節される。
【００２５】
一方、偏光分離面２６で反射された約９０％のＳ偏光光は、コリメートレンズ１７、立ち上げミラー２７、１／４波長板１８、対物レンズ１９等を介して光ディスク１２に入射する。コリメートレンズ１７は、ＰＢＳ１４で反射されたＳ偏光の発散光を平行光線に整える。こうしてコリメートレンズ１７によって平行光線に整えられたレーザー光は、立ち上げミラー２７によって光ディスク１２に垂直な方向に光軸を折り曲げられた後、１／４波長板１８によって円偏光に変換される。その後、対物レンズ１９によって光ディスク１２の記録面に集光される。
【００２６】
光ディスク１２からの反射光は、光ディスク１２への入射時と同じ向きに偏光方向が回転するが、進行方向が入射時とは逆向きになる。このため、光ディスク１２から反射光が、１／４波長板１８を透過するとＰ偏光光に変換される。こうしてＰ偏光光に変換された反射光がＰＢＳ１４に入射すると、偏光分離面２６を透過し、レンズ２８を介してＰＤ２１に入射する。
【００２７】
ＰＤ２１は、ＰＢＳ１４から入射する青色光の光量やスポット形状等を検出する。光ピックアップ１１を搭載した光ディスクドライブは、ＰＤ２１で検出された光ディスク１２からの反射光の情報に基づいて，トラッキングやフォーカシング等の制御を行うとともに、光ディスク１２からのデータの読み取りや、光ディスク１２へのデータの書き込みを行う。
【００２８】
図２に示すように、偏光分離面２６は、プリズム２３側から順に、マッチングＡＲ膜３１、接着剤３２、偏光分離膜３３からなる。
【００２９】
マッチングＡＲ膜３１は、プリズム２３の表面に設けられる薄膜であり、プリズム２３と接着剤３２との屈折率差に基づく反射を低減する。同時に、マッチングＡＲ膜３１は、ＰＢＳ１４のリンギング（詳細は後述する）を抑える。
【００３０】
マッチングＡＲ膜３１は、プリズム２３の接合面に成膜された複数種類の誘電体薄膜層の積層体（以下、誘電体多層膜という）と、プリズム２３の接合面に生じたヤケ層からなる。したがって、マッチングＡＲ膜３１を構成する誘電体多層膜の各層の屈折率や膜厚等は、プリズム２３のヤケ層の屈折率や膜厚に応じて定められる。なお、後述するように、ヤケ層の屈折率は所定範囲内の値に仮定され、ヤケ層の膜厚は、ＰＢＳ１４の製造時にプリズム２３となるガラス基板Ａ（図３参照）の表面反射率から推定される。
【００３１】
偏光分離膜３３は、誘電体多層膜からなり、プリズム２４の表面に設けられる。また、偏光分離膜３３を構成する誘電体多層膜は、ヤケ層がない理想的な表面状態のプリズム２４と接着剤３２とが両端に配置されることを前提として、Ｐ偏光光をほぼ１００％透過し、Ｓ偏光光の約９０％を反射し、Ｓ偏光光の約１０％を透過するように、各層の屈折率や膜厚が定められる。
【００３２】
接着剤３２は、例えば紫外線硬化型接着剤であり、マッチングＡＲ膜３１と誘電体多層膜３３を介してプリズム２３，２４を接合する。また、接着剤３２は、硬化後にマッチングＡＲ膜３１（，偏光分離膜３３）上に塗布される。
【００３３】
上述のように構成されるＰＢＳ１４は、図３に示すように、２枚のガラス基板Ａ，Ｂから製造される。ガラス基板Ａは、プリズム２３に対応する基板であり、ガラス基板Ｂはプリズム２４に対応する基板である。なお、ガラス基板Ａ，Ｂは、その表面を光学機能面として使用できるように、予め鏡面に仕上げられている。また、これらのガラス基板Ａ，Ｂの組成や屈折率，アッベ数等の光学的性質、ＰＢＳ１４の製造に用いるまでの保管環境や保管期間は同じである。また、ガラス基板Ａ，Ｂは、所定基準の目視検査によって、表面にキズや白ヤケ，青ヤケ等の明確で巨視的なヤケがないことが予め検査される。
【００３４】
ＰＢＳ１４を製造するときには、まず、マッチングＡＲ膜３１を成膜する直前に、ガラス基板Ａの表面反射率Ｒを測定する（表面反射率測定ステップＳ１１）。そして、表面反射率Ｒの値と、所定範囲内の値に仮定されたヤケ層の屈折率Ｎに基づいてヤケ層の物理膜厚Ｄを推定する（ヤケ層特性推定ステップＳ１２）。次に、ヤケ層の屈折率Ｎ及び物理膜厚Ｄに応じて、ヤケ層をガラス基板Ａ表面の第１層目として設定したマッチングＡＲ膜３１を、ガラス基板Ａの表面に成膜する（成膜ステップＳ１３）。また、ここで成膜されるマッチングＡＲ膜３１の層構成は、その表面に所定屈折率の接着剤３２が塗布されることを前提に設定される。したがって、マッチングＡＲ膜３１は、三角柱状部材（ガラス基板Ａ）の表面に屈折率Ｎかつ物理膜厚Ｄのヤケ層があり、マッチングＡＲ膜３１の表面に特定の接着剤３２が塗布されたときに、ガラス基板Ａと接着剤３２の屈折率差に基づく反射を低減する効果が最も良好な層構成である。
【００３５】
その後、マッチングＡＲ膜３１が成膜されたガラス基板Ａは、複数の四角柱状の部材に切り分けられ、さらに三角柱状の部材（以下、三角柱状部材という）に加工される（ステップＳ１４）。四角柱状の部材は、ＰＢＳ１４のサイズに合わせた所定幅で平行にガラス基板Ａを切断したものである。また、三角柱部材は、ガラス基板Ａを切断して得られた四角柱状の部材を、マッチングＡＲ膜３１が成膜された側面を残すように、この側面に対して４５度の角度で切断，研磨して形成される。このため、三角柱部材は、端面が直角三角形状となっており、その斜辺はマッチングＡＲ膜３１が成膜された側面に対応する。こうして形成された三角柱部材を作製することによって新たに露呈した２つの側面（マッチングＡＲ膜３１が設けられた側面以外の２つの側面）は、ＰＢＳ１４の外周面に対応するため、鏡面に研磨される。
【００３６】
一方、ガラス基板Ｂは、まず、その表面に偏光分離膜３３が成膜される（ステップＳ２３）。ここで成膜される偏光分離膜３３は、ヤケ層がない理想的なガラス基板Ｂの表面と接着剤３２とに接することを前提として設定された層構造となっている。次に、偏光分離膜３３が成膜されたガラス基板Ｂは、四角柱状の部材に切り分けられた後、さらに三角柱部材に加工される（ステップＳ２４）。ここで形成される四角柱状の部材及び三角柱部材は、偏光分離膜３３が成膜されたガラス基板Ｂから形成される点を除けば、前述のガラス基板Ａの加工工程で形成されるものと同様である。なお、こうしたガラス基板Ｂの各加工工程は、前述のガラス基板Ａの各加工工程と並行して行われる。
【００３７】
上述のようにして形成されたマッチングＡＲ膜３１が設けられた三角柱部材と、偏光分離膜３３が設けられた三角柱部材は、マッチングＡＲ膜３１と偏光分離膜３３を向かい合わせるようにして、接着剤３２によって接合される（ステップＳ３１）。こうして形成された接合体は、端面が正方形状になっており、その対角線上に偏光分離面２６が形成される。また、ＰＢＳ１４複数個分の長さを有する棒状となっている。このため、２つの三角柱状部材を接合した接合体は、長手方向に所定間隔で立方体状に切り分けられ、複数のＰＢＳ１４が作製される（ステップＳ３２）。
【００３８】
上述の表面反射率測定ステップＳ１１で測定する表面反射率Ｒは、マッチングＡＲ膜３１が成膜される一方の表面における反射率であり、空気中でガラス基板Ａの表面に対して波長４０５ｎｍの青色光（測定光）をほぼ垂直に入射させることにより測定される。ガラス基板Ａは明確で巨視的なヤケがないことが予め目視検査された基板であるが、前述のように、ガラス基板Ａの表面には保管環境や保管期間によって目視検査の基準では検出され難いわずかなヤケ層（主として青ヤケであるが、白やけを含むこともある）が表面全体に一様に生じている。このヤケ層は、ガラス基板Ａの屈折率よりも低屈折率である。したがって、ヤケ層があることによって、実際に測定した表面反射率Ｒは、ヤケ層がない理想的な表面状態の表面反射率Ｒ０よりも小さくなる（Ｒ０＞Ｒ）。
【００３９】
空気の屈折率Ｎ０を１、ガラス基板Ａの屈折率をＮｓとすると、理想的な表面状態の表面反射率Ｒ０は、測定光の波長λ（＝４０５ｎｍ）に応じてＲ０＝（１−Ｎｓ）２／（１＋Ｎｓ）２で表される。一方、ヤケ層がある場合の実際の表面反射率Ｒは、ヤケ層の屈折率をＮ、物理膜厚をＤ、δ＝２πＮＤ／λとして、下記数１の式で表される。このため、ヤケ層の屈折率Ｎを仮定すると、数１の式から表面反射率Ｒからヤケ層の物理膜厚Ｄが算出される。
【００４０】
【数１】
【００４１】
例えば、ガラス基板Ａとして屈折率Ｎｓ≒１．６８（波長λ≒４０５ｎｍ）のガラス基板を用い、ヤケ層の屈折率Ｎを１．４７とする場合、ヤケ層の物理膜厚Ｄに対する表面反射率Ｒは、数１の式に従って図４に示すように表せる。このため、例えば、表面反射率測定ステップＳ１１で測定した表面反射率Ｒが６．４２％であった場合には、ヤケ層の物理膜厚Ｄは３．３７ｎｍに推定される（◇）。また、表面反射率Ｒが６．３８％であった場合には、ヤケ層の物理膜厚Ｄは５．２９ｎｍに推定される（○）。
【００４２】
なお、図５に示すように、Ｎｓ≒１．６８のガラス基板Ａを用いる場合に、仮定したヤケ層の屈折率Ｎによって表面反射率Ｒのグラフが変化する。前述のように、ヤケ層がある場合には、測定した表面反射率ＲはＲ０≒６．４３（Ｄ＝０．０ｎｍでの値）よりも小さくなるが、図５から分かる通り、ガラス基板Ａの屈折率Ｎｓよりも大きな値に仮定すると、表面反射率Ｒのグラフと実測値（例えばＲ＝６．４２）のラインとの交点はなく、物理膜厚Ｄを推定できない。このため、表面反射率測定ステップＳ１１で仮定するヤケ層の屈折率Ｎは、ガラス基板Ａの屈折率Ｎｓよりも小さい範囲内で仮定しなければならない。
【００４３】
また、ガラス基板Ａの屈折率Ｎｓよりも小さい範囲内であれば、物理膜厚Ｄが厚すぎず薄すぎないように実際的な値に仮定すれば良く、経験的に最良の値が選択される。例えば、ヤケ層の屈折率Ｎや物理膜厚Ｄの推定値と実際の値との差による影響を抑え、良好な特性のマッチングＡＲ膜３１をより容易に得るためには、Ｎｓ≒１．６８のガラス基板を用いる場合、ヤケ層の屈折率Ｎは１．４０以上１．６７以下の範囲内の値に推定することが好ましく、１．４５以上１．６０以下の範囲内に推定することがより好ましい。さらに、こうした好ましい範囲内で、ヤケ層の屈折率は、マッチングＡＲ膜３１の誘電体多層膜の何れかの層またはガラス基板Ａの主な成分と同じ屈折率に推定することが好ましい。例えば、ＳｉＯ２とほぼ同じ屈折率（Ｎ≒１．４７）に推定することが特に好ましい。
【００４４】
上述のように、ヤケ層をプリズム２３（ガラス基板Ａ）表面の第１層目として設定したマッチングＡＲ膜３１を用いることによって、マッチングＡＲ膜を用いない場合やヤケ層が全くない理想状態を前提に設計されたマッチングＡＲ膜を用いる場合と比較して、ガラス基板Ａ，Ｂ表面のわずかなヤケ層にもほとんど影響されず、偏光分離膜３３をほぼ設計通りに機能させることができる。このため、極めて高精度の性能が要求されるＰＢＳ１４を容易かつ歩留まり良く製造することができる。
【００４５】
以下、このマッチングＡＲ膜３１の作用について、より具体的なマッチングＡＲ膜３１や偏光分離膜３３の例を挙げて説明する。なお、特に断らない限り、プリズム２３，２４（ガラス基板Ａ，Ｂ）は、波長λ≒４０５ｎｍで屈折率Ｎｓ≒１．６８のガラス基板とし、ヤケ層の屈折率Ｎは１．４７に仮定する。また、表面反射率Ｒの実測値は６．４２％であり、これに基づいて推定したヤケ層の物理膜厚Ｄは３．３７ｎｍであるとする。
【００４６】
さらに、上述の構成ではＰＢＳ１４は、偏光分離膜３３はＰ偏光光を１００％透過するとともに、Ｓ偏光光を約９０％反射し、約１０％反射する例を説明したが、マッチングＡＲ膜３１の特性にはＰ偏光光とＳ偏光光で差異がある。このため、偏光分離膜３３の代わりに、図６に示すように、Ｐ偏光光とＳ偏光光をともに約１０％反射する偏光分離膜を例に説明する。この偏光分離膜は、図６から分かる通り、ＬＤ１３から発せられるレーザー光の中心波長近傍の範囲４０４．６〜４０５．４ｎｍで、Ｐ偏光光の反射率Ｒｐ、Ｓ偏光光の反射率Ｒｓともに変化が無いように構成されている。なお、特に断らない限り、図６を含め、偏光分離面２６へのレーザー光の入射角度θは４５度である。
【００４７】
図７に示すように、マッチングＡＲ膜３１等の反射防止膜を用いず、上述の説明用の偏光分離膜を用いて、接着剤３２とプリズム２３を直接接触させて接合したＰＢＳは、レーザー光の中心波長近傍のごく狭い範囲（４０４．６〜４０５．４ｎｍ）で、反射率Ｒｐ，Ｒｓに周期的な変化（以下、リンギングという）が生じる。図７からわかるように、マッチングＡＲ膜３１等の反射防止膜を用いない場合、リンギングの振幅は、Ｐ偏光光よりもＳ偏光光について特に顕著であり、この偏光分離膜の場合にはＰ偏光光の反射率Ｒｐで約１．１％、Ｓ偏光光の反射率Ｒｓで約１１％である。こうしたリンギングは、光ディスク１２からのデータの読み出しやデータの書き込み、ＡＰＣ１６によるレーザー光のパワーコントロール、フォーカシングやトラッキング等、光ピックアップ１１のあらゆる動作にエラーを引き起こす要因となるため、できるだけ小さく抑える必要がある。
【００４８】
また、ＰＢＳのリンギング振幅は、主としてプリズム２３と接着剤３２との界面における反射率に応じて変化し、プリズム２３‐接着剤３２界面における反射率が小さいほどリンギングの振幅も小さくなる。このため、プリズム２３と接着剤３２の間に設けられるマッチングＡＲ膜は、前述のようにプリズム２３と接着剤３２の界面での屈折率差に基づく反射を抑えることによって、上述のリンギングを抑制する。特に、ヤケ層をプリズム２３表面の第１層目として設定したマッチングＡＲ膜３１は、リンギングの抑制に特に効果的である。
【００４９】
ヤケ層をプリズム２３表面の第１層目として設定して層構成を定めたマッチングＡＲ膜３１の例を表１に示す。また、比較のために、ヤケ層を考慮せず、理想的な表面状態のプリズム２３上に設けることを前提として層構成を定めたマッチングＡＲ膜の例を表２に示す。なお、表２ではガラス基板Ａのヤケ層を記載していないが、実際に表２のマッチングＡＲ膜を設ける場合にも、ガラス基板Ａの表面には表１層番号７と同様のヤケ層がある。
【００５０】
【表１】
【００５１】
【表２】
【００５２】
表１に示すヤケ層を層構成に含むマッチングＡＲ膜３１（以下、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜という）を用いたサンプルを作製し、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１に対して波長４０５ｎｍ、入射角度θ＝４５度でレーザー光を入射させて測定した反射率Ｒｐ，Ｒｓを図８（Ａ）に示す。同様に、マッチングＡＲ膜３１の代わりに、表２に示すマッチングＡＲ膜（以下、ヤケ層なしマッチングＡＲ膜という）を用いたサンプルを作製して測定した反射率Ｒｐ，Ｒｓを図８（Ｂ）に示す。
【００５３】
図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１とヤケ層なしマッチングＡＲ膜は、何れもガラス基板Ａ‐接着剤３２界面における反射率Ｒｐ，Ｒｓを０．０５％以下に抑える。
【００５４】
また、これらを比較すれば分かる通り、Ｐ偏光光の反射率Ｒｐについては、ヤケ層なしマッチングＡＲ膜よりもヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１の方が若干上昇する。しかし、どちらのマッチングＡＲ膜でも、反射率Ｒｐはほぼ０％である。特に、ＰＢＳを用いる波長４０５ｎｍで比較すれば、ヤケ層なしマッチングＡＲ膜の反射率Ｒｐは０．０００３８４％、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜の反射率Ｒｐは０．００１９８７％、その差は０．００１６０３％であり、０．０１％にも満たない。
【００５５】
一方、Ｓ偏光光については、ヤケ層なしマッチングＡＲ膜よりも、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１の方が、反射率Ｒｓが顕著に低減される。特に波長４０５ｎｍで比較すれば、ヤケ層なしマッチングＡＲ膜の反射率Ｒｓは０．０３１５２５％、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜の反射率Ｒｓは０．００１１０１％、その差は０．０３０４２％であり、約０．０３％にも及ぶ。このＳ偏光光の反射率Ｒｓの差０．０３％は、偏光分離膜の反射率（約１０％）と比較すれば極めて小さい値であるが、以下に説明するようにＰＢＳのリンギング振幅に及ぼす影響は極めて大きい。
【００５６】
上述のよう構成されるヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１とヤケ層なしマッチングＡＲ膜とをそれぞれ用いてＰＢＳを形成した場合の反射率Ｒｐ，Ｒｓを図９に示す。
【００５７】
図９（Ａ）に示すように、レーザー光の中心波長近傍の範囲における反射率Ｒｐのリンギング振幅は、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１を用いた場合に約０．５１％、ヤケ層なしマッチングＡＲ膜を用いた場合に約０．２２％であり、どちらも１％未満である。このため、反射率Ｒｐのリンギングは、偏光分離膜の反射率１０％と比較して十分に小さく、光ピックアップの動作にほぼ影響しない程度に抑えられる。
【００５８】
一方、図９（Ｂ）に示すように、レーザー光の中心波長近傍の範囲における反射率Ｒｓのリンギング振幅は、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１を用いた場合に約０．３８％、ヤケ層なしマッチングＡＲ膜を用いた場合に約２．０２％である。このため、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１を用いた場合には、反射率Ｒｓのリンギングは、偏光分離膜の反射率１０％と比較して十分に小さく、光ピックアップの動作にほぼ影響しない程度に抑えられる。しかし、ヤケ層なしマッチングＡＲ膜を用いた場合の反射率Ｒｓのリンギングは、マッチングＡＲ膜を用いない場合（図７参照）と比較すれば改善されているものの、偏光分離膜の反射率１０％と比較すると、無視できない大きさである。前述のようにＬＤ１３が出力するレーザー光には１０ｎｍ程度の幅があるため、ヤケ層なしマッチングＡＲ膜を用いる場合には、こうしたわずかな波長の変化に応じてＰＢＳの特性が無視できない程に変動してしまい、光ピックアップ１１の動作にエラーを生じる。
【００５９】
以上のことから、ガラス基板Ａ上にマッチングＡＲ膜を成膜するときに、ガラス基板Ａの表面反射率Ｒを測定し、その値からヤケ層の物理膜厚を推定し、ヤケ層をガラス基板Ａ（プリズム２３）表面の第１層目に設定したマッチングＡＲ膜３１を成膜することによって、偏光分離膜３３をほぼ設計通りに高精度に機能させることができる。また、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１は、ガラス基板Ａに実際に生じたヤケ層を層構成に含むので、目視検査等では検出し難いようなわずかなヤケ層にも影響されない高精度なＰＢＳを、容易かつ歩留まり良く製造することができる。
【００６０】
なお、上述の実施形態では、ヤケ層の屈折率Ｎを１．４７に仮定するとともに、ガラス基板Ａの実際の表面反射率Ｒ＝６．４２％に基づいて、ヤケ層の物理膜厚Ｄを３．３７ｎｍに推定する例を説明したが、これはあくまでも推定値なので実際のヤケ層の物理膜厚と異なる場合がある。以下、ヤケ層の屈折率Ｎは仮定値（１．４７）にほぼ等しいが、推定したヤケ層の物理膜厚Ｄが実際のものと異なる場合の影響について説明する。
【００６１】
まず、上述の実施形態で説明したものと同じヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１（表１参照）をガラス基板Ａ上に設け、接着剤３２を塗布した状態のガラス基板Ａ‐接着剤３２界面におけるＰ偏光光の反射率Ｒｐを図１０（Ａ）に示す。図１０（Ａ）から分かる通り、ヤケ層の物理膜厚Ｄの推定値３．３７ｎｍを基準（×１．０）として、実際の物理膜厚が推定物理膜厚Ｄよりも小さい場合（×０．８〜×０．０）には、実際の物理膜厚が推定した物理膜厚Ｄと比べて小さいほど反射率Ｒｐが上昇する。但し、波長４０５ｎｍ近傍で見れば、ヤケ層が全くない場合（×０．０）の最も大きい反射率Ｒｐで、約０．００４％であり、ヤケ層の物理膜厚が実際と等しい場合の反射率Ｒｐ＝０．００１９８７％（上述の実施形態と同じ値）と同様、ほぼ０％である。また、図１０（Ｂ）に示すように、実際の物理膜厚が推定物理膜厚Ｄよりも大きい場合（×１．２〜×２．０）には、反射率Ｒｐはさらに小さくなる。
【００６２】
同様に、図１１（Ａ）に示すように、実際の物理膜厚が推定物理膜厚Ｄよりも小さい場合（×０．８〜×０．０）、Ｓ偏光光の反射率Ｒｓは、概ね上昇する傾向にある。波長４０５ｎｍ近傍で見れば、ヤケ層が全くない場合（ｘ０．０）の最も大きい反射率Ｒｓで約０．０１３％であり、ほぼ０％である。一方、図１１（Ｂ）に示すように、実際の物理膜厚が推定物理膜厚Ｄよりも大きい場合（×１．２〜×２．０）、反射率Ｒｓは上昇する。このとき、波長４０５ｎｍ近傍で見れば、ヤケ層が推定値の２倍（×２．０）の最も大きい反射率Ｒｓで約０．０３％になるが、この値は、ヤケ層なしマッチングＡＲ膜を用いた場合の反射率Ｒｓとほぼ同じ値である。
【００６３】
このようにヤケ層の推定物理膜厚Ｄが実際のものと異なっていた場合、図１２及び図１３に示すように、ＰＢＳのリンギングは、マッチングＡＲ膜３１を用いたガラス基板Ａ‐接着剤３２界面における反射率特性に応じて変化する。図１２（Ａ），（Ｂ）と図１０（Ａ），（Ｂ）とからわかるように、Ｐ偏光光の反射率Ｒｐの場合、実際のヤケ層の物理膜厚が推定物理膜厚Ｄよりも大きくなるほど、ＰＢＳのリンギング振幅は大きくなり、実際のヤケ層の物理膜厚が推定物理膜厚Ｄよりも小さくなるほど、ＰＢＳのリンギング振幅は小さくなる。同様に、図１３（Ａ），（Ｂ）と図１１（Ａ），（Ｂ）からわかるように、Ｓ偏光光の反射率Ｒｓの場合、実際のヤケ層の物理膜厚と推定物理膜Ｄとの差が大きくなるほど、ＰＢＳのリンギング振幅は大きくなる。
【００６４】
しかし、図１２，図１３を、上述の実施形態のヤケ層なしマッチングＡＲ膜を用いた場合（図９，図１１）と比較すれば分かるように、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１を用いた場合、ヤケ層の実際の物理膜厚が推定物理膜厚Ｄの０．０〜２．０倍程度の間であれば、ヤケ層なしマッチングＡＲ膜を用いる場合と同程度かそれ以下のリンギング振幅に抑えられる。また、ここではヤケ層の実際の物理膜厚が推定物理膜厚Ｄの０．０〜２．０倍もの大きな幅で変動する例を説明したが、ヤケ層の屈折率Ｎ（＝１．４７）が実際のものと大きく異ならない場合、ヤケ層の実際の物理膜厚は、推定物理膜厚Ｄの０．５〜１．５倍程度の範囲に十分に収まる。したがって、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１を用いることによって、ヤケ層なしマッチングＡＲ膜を用いる場合よりも、高精度なＰＢＳを歩留まり良く製造することができる。
【００６５】
なお、上述の実施形態では、ガラス基板Ａに生じたヤケ層の屈折率Ｎを１．４７に仮定する例を説明したが、これに限らず、前述のように、ヤケ層の屈折率Ｎはガラス基板Ａの屈折率Ｎｓよりも小さく、ヤケ層の物理膜厚Ｄを現実的な値に推定することが可能な範囲内で任意に仮定することができる。したがって、ヤケ層の物理膜厚を推定する前に仮定したヤケ層の屈折率Ｎが、実際のヤケ層の屈折率Ｎと異なる場合がある。以下、ヤケ層の実際の物理膜厚が推定物理膜厚Ｄとほぼ等しいが、ヤケ層の屈折率Ｎが実際と異なっていた場合の影響について説明する。
【００６６】
上述の実施形態で説明したものと同じヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１（表１参照）をガラス基板Ａ上に設けた場合のガラス基板Ａ‐接着剤３２界面におけるＰ偏光光の反射率Ｒｐを図１４（Ａ）に示す。図１４（Ａ）から分かる通り、ヤケ層の実際の屈折率Ｎが、ヤケ層の屈折率Ｎの仮定値（１．４７）に比べて大きくなるほど、反射率Ｒｐは上昇する。同様に、図１４（Ｂ）に示すように、ガラス基板Ａ‐接着剤３２界面におけるＳ偏光光の反射率Ｒｓは、ヤケ層の実際の屈折率が物理膜厚Ｄの推定のために仮定した屈折率Ｎと比べて大きくなるほど概ね上昇する傾向にある。但し、波長４０５ｎｍ近傍では、ヤケ層の実際の屈折率がＮ＝１．５２〜１．５７の方が反射率Ｒｓの値がよりも小さくなる。
【００６７】
図１５に示すように、ヤケ層の屈折率が物理膜厚の推定のために仮定した屈折率Ｎと異なる場合にも、前述と同様、ＰＢＳのリンギングは上述のガラス基板Ａ‐接着剤３２界面における反射率特性に応じて変化する。図１５（Ａ）に示すように、反射率Ｒｐの場合、リンギング振幅は、実際の屈折率が大きいほど増大する。また、図１５（Ｂ）に示すように、反射率Ｒｓの場合、リンギング振幅は、実際の屈折率Ｎ≒１．５７の近傍で最小になり、実際の屈折率Ｎがさらに大きい場合には増大する。しかし、図１５（Ａ），（Ｂ）を、上述の持し形態のヤケ層なしマッチングＡＲ膜を用いた場合（図９，図１０）と比較すればわかるように、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜を用いた場合、ヤケ層の実際の屈折率が、物理膜厚Ｄの推定のために仮定した屈折率Ｎと異なっていても、リンギング振幅を小さく抑えることができる。したがって、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１を用いることにより、ヤケ層なしマッチングＡＲ膜を用いる場合よりも、高精度なＰＢＳを歩留まり良く製造することができる。
【００６８】
なお、上述の実施形態では、ＬＤ１３からＰＢＳ１４へのレーザー光の入射角度が４５度である例を説明したが、ＬＤ１３から出射されるレーザー光には、１０度（±５度）程度の角度幅がある。また、ＰＢＳ１４等の配置角度等によってＰＢＳ４への入射角度がずれてしまうこともある。以下、ヤケ層の屈折率Ｎや物理膜厚Ｄが実際のヤケ層の値とほぼ同じであるときに、レーザー光のＰＢＳへの入射角度が４５度からずれた場合の影響について説明する。
【００６９】
図１６（Ａ）に示すように、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１を用いた場合、ガラス基板Ａ‐接着剤３２界面におけるＰ偏光光の反射率Ｒｐは、入射角度θが４５よりも大きくなると増大し（θ＝４９．１６度）、入射角度θが小さくなると減少する（θ＝４０．８４度）。また、図１６（Ｂ）に示すように、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１を用いた場合、ガラス基板Ａ‐接着剤３２界面におけるＳ偏光光の反射率Ｒｓは、入射角度θが大きい場合（θ＝４９．１６度）、波長帯によらずほとんど平坦な特性となり、入射角度θが小さい場合（θ＝４０．８４度）、概ね増大する傾向にある。但し、波長４０５ｎｍ近傍では、θ＝４９．１６度の時に反射率Ｒｓは小さく、θ＝４０．８４度のときに反射率Ｒｓは大きくなる。
【００７０】
図１７に示すように、入射角度θが４５度からずれた場合にも前述と同様、ＰＢＳのリンギングは、上述のガラス基板Ａ‐接着剤３２界面における反射率特性に応じて変化する。図１７（Ａ）に示すように、反射率Ｒｐの場合、ＰＢＳのリンギングは、入射角度θの変化に応じて、リンギングのピーク（ディップ）位置が比較的敏感に変動する。しかし、リンギング振幅は、入射角度θが大きくなると増大し、入射角度θが小さくなると減少する傾向にあるが、入射角度θ＝４５±５度程度の範囲ではほぼ一定である。また、図１７（Ｂ）に示すように、反射率Ｒｓの場合も同様に、ＰＢＳのリンギングは、入射角度θの変化に応じてピーク位置が比較的敏感に変動するものの、リンギング振幅は入射角度θ＝４５±５度程度の範囲ではほぼ一定である。したがって、入射角度θは、ＬＤ１３からのレーザー光の角度幅程度の範囲内であれば、ＰＢＳの特性にはほとんど影響がない。
【００７１】
なお、上述の実施形態では、ＰＢＳ１４を製造するときに、表面反射率測定ステップＳ１１及びヤケ層特性推定ステップＳ１２を行うことにより、ヤケ層をガラス基板Ａ表面の第１層目として設定したマッチングＡＲ膜３１を成膜する例を説明したが、偏光分離膜３３をガラス基板Ｂ上に成膜する場合にも同様に、ヤケ層をガラス基板Ｂ表面の第１層目として設定した偏光分離膜３３を成膜しても良い。但し、前述のように、ＰＢＳのリンギングは、主としてプリズム２３（ガラス基板Ａ）‐接着剤３２界面における反射率の影響が大きいので、偏光分離膜３３をプリズム２４（ガラス基板Ｂ）のヤケ層を含むようにしただけではＰＢＳのリンギングを十分に抑えることは難しい。したがって、高精度なＰＢＳを製造するときには、偏光分離膜３３をプリズム２４（ガラス基板Ｂ）のヤケ層を考慮した膜とする場合であっても、上述の実施形態で説明したマッチングＡＲ膜３１を設ける必要がある。
【００７２】
また、上述の実施形態では、マッチングＡＲ膜３１及び偏光分離膜３３を含むＰＢＳ１４を例に説明したが、上述の実施形態で説明した製造方法はマッチングＡＲ膜や偏光分離膜を用いるＰＢＳの製造以外にも好適に用いることができ、こうしたＰＢＳ１４以外の光学素子を製造するときには、上述と同様、光学機能膜の成膜前に、ガラス基板の表面に生じたヤケ層の物理膜厚を推定し、ヤケ層を含めて機能する光学機能膜を設けることが好ましい。
【００７３】
なお、上述の実施形態では、ガラス基板Ａの表面反射率Ｒを測定した後、ヤケ層の屈折率Ｎを任意に仮定し、表面反射率Ｒと屈折率Ｎとに基づいてヤケ層の物理膜厚Ｄを推定する例を説明したが、ヤケ層の特性の推定方法はこれに限らない。例えば、表面反射率Ｒを測定した後、ヤケ層の物理膜厚Ｄを経験的に仮定し、表面反射率Ｒと物理膜厚Ｄとから数１式にしたがってヤケ層の屈折率Ｎを推定しても良い。この場合にも、マッチングＡＲ膜の性能は、上述の実施形態と同様の性能のマッチングＡＲ膜３１と同様になる。
【００７４】
なお、上述の実施形態で説明したように、マッチングＡＲ膜３１は、表面反射率Ｒ（及び仮定したヤケ層の屈折率Ｎ）に基づいて、ヤケ層を含むように構成が定められる例を説明したが、表面反射率Ｒの測定後にマッチングＡＲ膜３１の構成を設計するのでは生産効率が良いとは言えないので、マッチングＡＲ膜３１の構成パターンを予め定めておくことが好ましい。例えば、マッチングＡＲ膜３１の構成は、表面反射率Ｒと、ヤケ層の屈折率Ｎ及び物理膜厚Ｄの複数の組み合わせについて複数のパターンを予め定めておき、表面反射率Ｒを測定した後、これらの複数の構成パターンから選択することが好ましい。この場合、表面反射率Ｒ，屈折率Ｎ，物理膜厚Ｄの組み合わせが完全に一致するマッチングＡＲ膜の構成パターンが用意されていないことがある。しかし、前述のように、ガラス基板の成分，保管環境，保管期間が同じならばヤケ層の特性がほぼ等しく、また、前述のように上述の実施形態で説明したマッチングＡＲ膜３１は、仮定した屈折率Ｎや推定した物理膜厚Ｄが実際の値と差があっても、この影響を受けにくい。したがって、予め用意した構成パターンの中から特性の近いものを選択してマッチングＡＲ膜３１としても、上述の実施形態とほぼ同様にヤケ層なしマッチングＡＲ膜を用いるよりもリンギングを低減させることができる。
【００７５】
なお、上述の実施形態では、マッチングＡＲ膜３１の成膜前にガラス基板Ａの表面反射率Ｒを測定する例を説明したが、ガラス基板の成分やその保管環境，保管期間が同じならばヤケ層の屈折率Ｎや物理膜厚Ｄはほぼ同じである。このため、ＰＢＳ１４を量産するために複数のガラス基板Ａが必要となる場合には、全てのガラス基板Ａについて表面反射率Ｒを測定することが好ましいが、必ずしも全てのガラス基板Ａについて測定する必要はなく、所定数量のガラス基板Ａを抜き取って測定した表面反射率Ｒを代表して用いることができる。
【００７６】
なお、上述の実施形態では、ＰＢＳ１４を例に説明したが、上述の実施形態で説明した製造方法は、他の光学素子にも好適に用いることができる。例えば、レンズ等の表面に反射防止膜を設ける場合、マッチングＡＲ膜３１と同様の反射防止膜を設けることが好ましい。また、例えば、複数のプリズムを接合し、これらの偏光分離面や反射膜、色分離膜等がそれぞれ設けられた複合光学素子にも、上述の実施形態で説明した製造方法を好適に用いることができる。また、こうした複合光学素子のように、複数の光学機能面がある場合、上述の実施形態で説明したマッチングＡＲ膜３１は、少なくとも、一部の光を透過（反射）する部分的透過特性（以下、透過率及び反射率の比率によらず、ハーフ特性という）を有する光学機能面（例えば、偏光分離面，ダイクロイック面，ハーフミラー面等）に設けることが好ましい。さらに、マッチングＡＲ膜３１は、少なくともＳ偏光光に対してハーフ特性を有する光学機能面に設ける場合に最も効果的である。したがって、ハーフ特性の光学機能面が複数ある場合には、少なくともＳ偏光光に対してハーフ特性を有する光学機能面にマッチングＡＲ膜３１を設けると、光学素子の特性改善に最も効果的であり、その他のハーフ特性の光学機能面もマッチングＡＲ膜３１を設けることでさらに光学素子の特性が良好になる。また、ハーフ特性のなかでも、反射率と透過率の差が小さいほどマッチングＡＲ膜３１による光学特性の改善効果が最も顕著になる。
【００７７】
なお、上述の実施形態では、表１にヤケ層をガラス基板表面の第１層目として設定したマッチングＡＲ膜３１の例を示したが、これに限らない。マッチングＡＲ膜３１に用いる誘電体材料や層構成は、製造する光学素子に応じて任意に定めることができる。但し、ヤケ層の屈折率Ｎ及び物理膜厚Ｄを推定した後、マッチングＡＲ膜３１として成膜する誘電体多層膜の材料及び層数だけを決めて、その構成を決定しようとすると、最終層（接着剤３２に当接する層）の膜厚がほぼ０ｎｍとなってしまい、現実的な製造に適さないケースが生じることがある。このため、現実的にマッチングＡＲ膜３１を精度良く作製するためには、最終層の厚さを予め定めた一定の厚さに制限してマッチングＡＲ膜３１の層構成を定めることが好ましい。例えば、マッチングＡＲ膜３１の層構成を定めるときに、最終層の物理膜厚を誘電体多層膜の１層目（ヤケ層の直上に成膜する層）と同じ物理膜厚Ｄとなるように制限して、マッチングＡＲ膜３１の層構成を定めれば良い。また、接合体の形成までの間に、マッチングＡＲ膜３１の表面にヤケ層が生じるとマッチングＡＲ膜３１の特性が変化してしまうので、少なくともマッチングＡＲ膜３１の最終層は、耐候性に優れた材料で形成することが好ましく、例えばＳｉＯ２で構成することが好ましい。
【００７８】
なお、上述の実施形態では、青色光を用いることを前提としたＰＢＳ１４の例を説明したが、ＤＶＤ用やＣＤ用等、青色光以外の波長帯で利用するＰＢＳを製造する場合も上述の実施形態と同様のマッチングＡＲ膜３１を用いることが好ましい。
【００７９】
なお、上述の実施形態では、屈折率Ｎｓ≒１．６８のガラス基板を用いる例を説明したが、ＰＢＳ１４の製造に用いるガラス基板は求められる性能や使用様態に応じて任意の材料を用いることができる。
【００８０】
なお、上述の実施形態では、ガラス基板Ａ上にマッチングＡＲ膜３１を設けた後、マッチングＡＲ膜３１の特性を確認せずに、偏光分離膜３３が設けられたガラス基板Ｂと接合する例を説明したが、マッチングＡＲ膜３１の反射率（ガラス基板Ａ‐接着剤３２界面の反射率）等の光学特性を測定するステップを設け、ここで測定した反射率等に基づいてヤケ層特性（屈折率Ｎ，物理膜厚Ｄ）の推定値の良否や、ヤケ層特性に基づいて設定されたマッチングＡＲ膜３１の良否を判断することが好ましい。こうしたマッチングＡＲ膜３１の光学特性を測定するステップでは、ＰＢＳ１４に要求される性能にもよるが、例えば、ＰＢＳ１４のような特に高精度な光学素子の製造歩留まりを向上させるために、ガラス基板Ａ‐接着剤３２界面の反射率が０．０３％以下の時に良と判断することが好ましく、０．０２５％以下の場合に良とすることがより好ましく、０．０１％以下の場合に良とすることが特に好ましい。また、こうしたマッチングＡＲ膜３１の光学特性を測定するステップでは、製品としてのＰＢＳ１４を製造するのではなく、ＰＢＳ１４の量産に移る前に、マッチングＡＲ膜３１の光学特性を測定するためのサンプルを別途作製することが好ましい。
【００８１】
なお、上述の実施形態では、ガラス基板Ａ，Ｂの巨視的なヤケの有無を目視検査によって判断する例を説明したが、こうした目視検査等のヤケ検査の代わりに、実測した表面反射率Ｒに応じてヤケの有無及びこれよりもわずかなヤケ層の有無を検査するヤケ検査ステップを設けても良い。ヤケ検査ステップでは、表面反射率Ｒに基づき、一定の基準にしたがって（例えば、表面反射率Ｒの低下が１％以内の場合にガラス基板をＰＢＳの製造に用いる等）、目視検査等で発見が難しいレベルのヤケ層の有無をも確認し、ＰＢＳの製造に利用するか否かを決定する。
【００８２】
なお、上述の実施形態では、ガラス基板Ａ，ＢからＰＢＳ１４を製造する例を説明したが、必ずしも板状の材料を基材とする必要はなく、予め形成されたプリズムやレンズ等を基材として、ＰＢＳ１４等の光学素子を製造しても良い。
【００８３】
なお、上述の実施形態では、光ピックアップ１１に用いるＰＢＳ１４を例に説明したが、マッチングＡＲ膜３１を用いたＰＢＳ１４の用途は光ピックアップ１１に限らず、他の周知の光学系に好適に用いることができる。
【００８４】
なお、上述の実施形態で説明したように、ヤケ層の屈折率Ｎは、マッチングＡＲ膜３１やガラス基板Ａに含まれる物質の屈折率、特にＳｉＯ２の屈折率に仮定することが好ましいが、ヤケ層の屈折率Ｎは、マッチングＡＲ膜３１やガラス基板Ａに含まれない材料（例えばＭｇＦ２）等の屈折率に仮定しても良く、実際にはない仮想的な屈折率に仮定しても良い。
【符号の説明】
【００８５】
１１ 光ピックアップ
１２ 光ディスク
１３ ＬＤ
１４ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
１６ オートマチックパワーコントローラ（ＡＰＣ）
１７ コリメートレンズ
１８ １／４波長板
１９ 対物レンズ
２１ フォトダイオード（ＰＤ）
２３，２４ プリズム
２６ 偏光分離面
２７ 立ち上げミラー
２８ レンズ
３１ マッチングＡＲ膜
３２ 接着剤
３３ 偏光分離膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学材料の接合面に設けられ、光学材料と接着剤の界面等、界面における屈折率差に基づいた反射を低減させる反射防止膜に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
反射防止膜や防眩膜等がコーティングされたレンズやプリズム、特定の波長帯の光を透過（または反射）するダイクロイックミラー等、硝材の表面に光学機能膜が成膜されて形成される光学素子が知られている。また、界面に色分離膜や偏光分離膜が介在するように、２つのプリズムを接合して形成されるビームスプリッタ等、界面に光学機能膜を介在させて硝材を接合した光学素子が知られている。
【０００３】
こうした光学素子の基礎となる硝材は、ケイ酸等を主成分とする無機金属酸化物の溶融固化体であり、硬く、変質しにくい材料である。しかし、空気中に含まれる水蒸気や、酸に長時間さらされると、表面が経時的に風化されることがある。このようなガラスの風化現象として、白ヤケや青ヤケ（虹ヤケ）といった、ヤケと呼ばれる現象が知られている。
【０００４】
白ヤケは、硝材の表面に付着した水分と硝材中の可溶性成分が反応して、炭酸水素ナトリウムや炭酸カルシウム等が析出し、硝材の表面が白く曇る現象である。白ヤケは、比較的水分が少ない空気中に硝材を保管した場合に発生する。また、炭酸水素ナトリウムや炭酸カルシウム等の析出物が生成される過程で、硝材表面は粗面化されてしまうため、硝材表面を研磨し、清浄な表面を露呈させる以外に白ヤケを回復する方法はない。
【０００５】
青ヤケは、硝材の表面に付着した水分や、この水分に空気中の二酸化炭素等が溶け込んで生成される酸によって、硝材表面が侵食され、干渉色の反射光が観察されるようになる現象である。青ヤケは、比較的水分が多い環境で硝材を保管した場合に発生する。また、青ヤケは、ヒドロニウムイオンと硝材中の金属イオンとがイオン交換反応を起こして、硝材表面に低屈折率の薄層が形成されることが原因とされる。このため、白ヤケの場合と同様に、硝材表面を研磨して低屈折率の薄層を除去し、清浄な表面を露呈させる以外に青ヤケを回復する方法はない。
【０００６】
したがって、上述のようなヤケが生じてしまった硝材は、通常、光学素子には利用されず、利用するにしても表面を研磨し、ヤケを除去してから利用される。しかし、ヤケを除去する研磨工程の導入は、光学素子のコストアップにつながるため、通常ならば使用に耐えない程のヤケが生じてしまった硝材であっても、成分や層構造が工夫された光学機能膜を成膜することによってヤケを目立たなくする技術が知られている。例えば、ＳｉＯ２リッチの層を硝材側の第１層とし、その上に、成分や屈折率、光学膜厚が特定の誘電体層を数層設けた反射防止膜によって、ヤケを目立たなくする技術が知られている（特許文献１）。また、同様に、ＳｉＯ２を硝材側の第１層とし、かつ、このＳｉＯ２層の光学膜厚をλ／４以上にした反射防止膜によってヤケを目立たなくする技術が知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−８２２０８号公報
【特許文献２】特開平５−８５７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ヤケは硝材の保管環境や保管期間に応じて経時的に生じるので、目視検査等の一般的な表面検査では全くヤケが生じていないと判断される硝材であっても、わずかながらヤケは生じる。したがって、例えば特許文献１，２に記載された基準で、ヤケが全く生じていない（外観評価「１」）と判定されるような硝材であっても、わずかながらヤケは生じている。このようなわずかなヤケ（明確に現れた巨視的な“ヤケ”と区別するために、以下では“ヤケ層”という）は、目視検査等の光学素子の製造工程で行われる一般的な検査では検出が難しい。また、こうしたヤケ層は、より精密な検査によって検出したとしても、硝材の化学的性質によってはほぼ全てにヤケ層が生じているため、ヤケ層もないような理想的表面状態の硝材を選りすぐることは極めて難しい。
【０００９】
上述のようなヤケ層は、従来の多くの光学素子においては性能にほとんど影響しないが、近年普及している青色光ディスク用の光ピックアップに用いられる光学素子等、上述のようなわずかなヤケも許容されない程、より精密な光学性能が求められる光学素子もある。また、一般的な光学素子では、明確に現れた巨視的なヤケだけでなく、わずかなヤケ層すらないことを前提に光学機能膜等の構成が定められるが、前述のような特に高精度の性能が要求される光学素子では、わずかなヤケ層によって、設計上の性能に対して深刻な劣化が生じてしまうことがあり、製造が難しく、歩留まりも悪いという問題がある。
【００１０】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、極めて高精度の性能が要求される光学素子に用いる光学機能膜を、わずかなヤケにもほとんど影響されず、容易に、かつ、歩留まり良く製造することを目的とする。また、わずかなヤケが生じた硝材を基材として用いても、設計通りの高精度な性能を発揮する光学機能膜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】
【００１１】
本発明の反射防止膜製造方法は、予め鏡面に仕上げられた硝材表面の反射率を測定する表面反射率測定ステップと、前記硝材の表面に生じたヤケ層の特性として屈折率及び物理膜厚のうちの一方を仮定した仮定値と、前記表面反射率測定ステップで測定した前記表面反射率とに基づいて、前記硝材の表面に生じたヤケ層の他方の特性を推定するヤケ層特性推定ステップと、前記ヤケ層特性推定ステップで推定した特性を有する前記ヤケ層を前記硝材表面の第１層目として設定し、当該第１層目と、その上に形成する複数の誘電体薄膜層とによって反射防止膜として機能するように前記複数の誘電体薄膜を成膜する成膜ステップと、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、前記表面反射率は前記硝材の表面にほぼ垂直に測定光を入射させて測定し、前記ヤケ層特性推定ステップでは、前記ヤケ層の屈折率または前記ヤケ層の物理膜厚のうちの一方の値を仮定し、前記表面反射率をＲ、前記硝材の屈折率をＮｓ、前記ヤケ層の屈折率をＮ、前記ヤケ層の物理膜厚をＤ、参照波長をλ、δ＝２πＮＤ／λとして表される下記の式に基づいて、前記ヤケ層の屈折率Ｎまたは物理膜厚Ｄのうちの他方の値を推定することが好ましい。
式：
【００１３】
前記ヤケ層特性推定ステップでは、前記ヤケ層の屈折率を前記硝材の屈折率よりも小さい値に仮定し、前記ヤケ層の物理膜厚を推定することが好ましい。
【００１４】
前記ヤケ層特性推定ステップは、前記ヤケ層の屈折率をＳｉＯ２の値に仮定し、前記ヤケ層の物理膜厚を推定することが好ましい。
【００１５】
前記反射防止膜が設けられた第１の硝材と、第２の硝材とを接着剤によって接合する接合ステップを備え、前記反射防止膜は、前記第１の硝材と前記接着剤との間に設けられることが好ましい。
【００１６】
前記第２の硝材は、前記接着剤との間に一部の光を選択的に反射または透過する光学機能膜を備えることが好ましい。
【００１７】
本発明の反射防止膜は、予め鏡面に仕上げられた硝材の表面に生じたヤケ層の特性として屈折率及び物理膜厚のうち一方を仮定した仮定値と、測定した前記硝材の表面反射率とに基づいて、他方の特性が推定された前記ヤケ層と、前記ヤケ層を前記硝材表面の第１層目として設定し、当該第１層目と、その上に形成する複数の誘電体薄膜層とによって反射防止膜として機能する前記複数の誘電体薄膜層と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明の光学素子は、前記反射防止膜を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、極めて高精度の性能が要求される光学素子に用いられる光学機能膜を、硝材のわずかなヤケ層にもほとんど影響されず、容易かつ歩留まり良く製造することができる。また、わずかなヤケ層が生じた硝材を基材として用いても、設計通りの高精度な性能を発揮する光学機能膜を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】光ピックアップの構成を示す説明図である。
【図２】ＰＢＳの構成を示す説明図である。
【図３】ＰＢＳの製造工程を示すフローチャートである。
【図４】反射率Ｒからヤケ層の物理膜厚を推定する様態を示すグラフである。
【図５】ヤケ層の屈折率を他の値に推定する場合に、反射率Ｒからヤケ層の物理膜厚を推定する様態を示すグラフである。
【図６】偏光分離膜の特性を示すグラフである。
【図７】マッチングＡＲ膜を介さない場合に生じるリンギングを示すグラフである。
【図８】マッチングＡＲ膜の性能を示すグラフである。
【図９】マッチングＡＲ膜によってリンギングが低減される様子を示すグラフである。
【図１０】推定したヤケ層の物理膜厚が実際と異なっていた場合に、マッチングＡＲ膜の性能（Ｒｐ）に及ぶ影響を示すグラフである。
【図１１】推定したヤケ層の物理膜厚が実際と異なっていた場合に、マッチングＡＲ膜の性能（Ｒｓ）に及ぶ影響を示すグラフである。
【図１２】推定したヤケ層の物理膜厚が実際と異なっていた場合に、ＰＢＳのリンギング性能に及ぶ影響（Ｒｐ）を示すグラフである。
【図１３】推定したヤケ層の物理膜厚が実際と異なっていた場合に、ＰＢＳのリンギング性能に及ぶ影響（Ｒｓ）を示すグラフである。
【図１４】物理膜厚の推定に用いたヤケ層の屈折率が実際と異なっていた場合に、マッチングＡＲ膜の性能に及ぶ影響（Ｒｐ，Ｒｓ）を示すグラフである。
【図１５】推定したヤケ層の屈折率が実際と異なっていた場合に、ＰＢＳのリンギング性能に及ぶ影響（Ｒｐ，Ｒｓ）を示すグラフである。
【図１６】入射角度に応じたマッチングＡＲの性能（Ｒｐ，Ｒｓ）を示すグラフである。
【図１７】入射角度に応じたＰＢＳのリンギング性能（Ｒｐ，Ｒｓ）を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に示すように、光ピックアップ１１は、光ディスク１２のデータを読み出したり、光ディスク１２にデータを記録する光学系であり、レーザーダイオード（ＬＤ）１３、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳという）１４、オートマチックパワーコントール（ＡＰＣ）１６、コリメートレンズ１７、１／４波長板１８、対物レンズ１９、フォトダイオード（ＰＤ）２１等から構成される。
【００２２】
光ディスク１２は、波長４０５ｎｍの青色光を利用してデータの読み出しや書き込みが行われる青色光ディスクである。ＬＤ１３は、光ディスク１２からのデータの読み出しや光ディスク１２へのデータの書き込みに用いるレーザー光を発するレーザーダイオードであり、波長４０５ｎｍの青色光を発する。また、ＬＤ１３から発せられた青色のレーザー光は、図示しない１／２波長板を透過することによって、後述する偏光分離面２６に対してＳ偏光光となるように調節される。なお、ＬＤ１３が発するレーザー光は、中心波長４０５ｎｍであるが、実際に出力される青色光の波長には１０ｎｍ程度（４０５±５ｎｍ）の幅がある。また、レーザー光の光軸方向から１０度（±５度）程度の使用角度幅がある。
【００２３】
ＰＢＳ１４は、偏光の状態に応じてＬＤ１３から入射するレーザー光を偏光の状態に応じて透過または反射する光学素子であり、２個の三角柱状のプリズム２３，２４を接合して立方体形状に形成される。プリズム２３，２４の接合面には、後述するように偏光分離膜３３（図２参照）等の光学機能膜が設けられ、偏光分離面２６が形成される。偏光分離面２６は、ＬＤ１３から光ディスク１２への光軸Ｌに対して４５度傾斜するように配置され、偏光分離膜３３の作用によってＳ偏光光を約９０％反射し、約１０％を透過する。また、偏光分離面２６は、Ｐ偏光光をほぼ１００％透過する。
【００２４】
ＬＤ１３からＰＢＳ１４に入射し、偏光分離面２６を透過した約１０％のＳ偏光光は、ＡＰＣ１６に入射される。ＡＰＣ１６は、ＰＢＳ１４から入射するＳ偏光成分の光量を検出し、これに基づいてＬＤ１３をフィードバック制御する。これにより、ＬＤ１３から出射するレーザー光のパワーが調節される。
【００２５】
一方、偏光分離面２６で反射された約９０％のＳ偏光光は、コリメートレンズ１７、立ち上げミラー２７、１／４波長板１８、対物レンズ１９等を介して光ディスク１２に入射する。コリメートレンズ１７は、ＰＢＳ１４で反射されたＳ偏光の発散光を平行光線に整える。こうしてコリメートレンズ１７によって平行光線に整えられたレーザー光は、立ち上げミラー２７によって光ディスク１２に垂直な方向に光軸を折り曲げられた後、１／４波長板１８によって円偏光に変換される。その後、対物レンズ１９によって光ディスク１２の記録面に集光される。
【００２６】
光ディスク１２からの反射光は、光ディスク１２への入射時と同じ向きに偏光方向が回転するが、進行方向が入射時とは逆向きになる。このため、光ディスク１２から反射光が、１／４波長板１８を透過するとＰ偏光光に変換される。こうしてＰ偏光光に変換された反射光がＰＢＳ１４に入射すると、偏光分離面２６を透過し、レンズ２８を介してＰＤ２１に入射する。
【００２７】
ＰＤ２１は、ＰＢＳ１４から入射する青色光の光量やスポット形状等を検出する。光ピックアップ１１を搭載した光ディスクドライブは、ＰＤ２１で検出された光ディスク１２からの反射光の情報に基づいて，トラッキングやフォーカシング等の制御を行うとともに、光ディスク１２からのデータの読み取りや、光ディスク１２へのデータの書き込みを行う。
【００２８】
図２に示すように、偏光分離面２６は、プリズム２３側から順に、マッチングＡＲ膜３１、接着剤３２、偏光分離膜３３からなる。
【００２９】
マッチングＡＲ膜３１は、プリズム２３の表面に設けられる薄膜であり、プリズム２３と接着剤３２との屈折率差に基づく反射を低減する。同時に、マッチングＡＲ膜３１は、ＰＢＳ１４のリンギング（詳細は後述する）を抑える。
【００３０】
マッチングＡＲ膜３１は、プリズム２３の接合面に成膜された複数種類の誘電体薄膜層の積層体（以下、誘電体多層膜という）と、プリズム２３の接合面に生じたヤケ層からなる。したがって、マッチングＡＲ膜３１を構成する誘電体多層膜の各層の屈折率や膜厚等は、プリズム２３のヤケ層の屈折率や膜厚に応じて定められる。なお、後述するように、ヤケ層の屈折率は所定範囲内の値に仮定され、ヤケ層の膜厚は、ＰＢＳ１４の製造時にプリズム２３となるガラス基板Ａ（図３参照）の表面反射率から推定される。
【００３１】
偏光分離膜３３は、誘電体多層膜からなり、プリズム２４の表面に設けられる。また、偏光分離膜３３を構成する誘電体多層膜は、ヤケ層がない理想的な表面状態のプリズム２４と接着剤３２とが両端に配置されることを前提として、Ｐ偏光光をほぼ１００％透過し、Ｓ偏光光の約９０％を反射し、Ｓ偏光光の約１０％を透過するように、各層の屈折率や膜厚が定められる。
【００３２】
接着剤３２は、例えば紫外線硬化型接着剤であり、マッチングＡＲ膜３１と誘電体多層膜３３を介してプリズム２３，２４を接合する。また、接着剤３２は、硬化後にマッチングＡＲ膜３１（，偏光分離膜３３）上に塗布される。
【００３３】
上述のように構成されるＰＢＳ１４は、図３に示すように、２枚のガラス基板Ａ，Ｂから製造される。ガラス基板Ａは、プリズム２３に対応する基板であり、ガラス基板Ｂはプリズム２４に対応する基板である。なお、ガラス基板Ａ，Ｂは、その表面を光学機能面として使用できるように、予め鏡面に仕上げられている。また、これらのガラス基板Ａ，Ｂの組成や屈折率，アッベ数等の光学的性質、ＰＢＳ１４の製造に用いるまでの保管環境や保管期間は同じである。また、ガラス基板Ａ，Ｂは、所定基準の目視検査によって、表面にキズや白ヤケ，青ヤケ等の明確で巨視的なヤケがないことが予め検査される。
【００３４】
ＰＢＳ１４を製造するときには、まず、マッチングＡＲ膜３１を成膜する直前に、ガラス基板Ａの表面反射率Ｒを測定する（表面反射率測定ステップＳ１１）。そして、表面反射率Ｒの値と、所定範囲内の値に仮定されたヤケ層の屈折率Ｎに基づいてヤケ層の物理膜厚Ｄを推定する（ヤケ層特性推定ステップＳ１２）。次に、ヤケ層の屈折率Ｎ及び物理膜厚Ｄに応じて、ヤケ層をガラス基板Ａ表面の第１層目として設定したマッチングＡＲ膜３１を、ガラス基板Ａの表面に成膜する（成膜ステップＳ１３）。また、ここで成膜されるマッチングＡＲ膜３１の層構成は、その表面に所定屈折率の接着剤３２が塗布されることを前提に設定される。したがって、マッチングＡＲ膜３１は、三角柱状部材（ガラス基板Ａ）の表面に屈折率Ｎかつ物理膜厚Ｄのヤケ層があり、マッチングＡＲ膜３１の表面に特定の接着剤３２が塗布されたときに、ガラス基板Ａと接着剤３２の屈折率差に基づく反射を低減する効果が最も良好な層構成である。
【００３５】
その後、マッチングＡＲ膜３１が成膜されたガラス基板Ａは、複数の四角柱状の部材に切り分けられ、さらに三角柱状の部材（以下、三角柱状部材という）に加工される（ステップＳ１４）。四角柱状の部材は、ＰＢＳ１４のサイズに合わせた所定幅で平行にガラス基板Ａを切断したものである。また、三角柱部材は、ガラス基板Ａを切断して得られた四角柱状の部材を、マッチングＡＲ膜３１が成膜された側面を残すように、この側面に対して４５度の角度で切断，研磨して形成される。このため、三角柱部材は、端面が直角三角形状となっており、その斜辺はマッチングＡＲ膜３１が成膜された側面に対応する。こうして形成された三角柱部材を作製することによって新たに露呈した２つの側面（マッチングＡＲ膜３１が設けられた側面以外の２つの側面）は、ＰＢＳ１４の外周面に対応するため、鏡面に研磨される。
【００３６】
一方、ガラス基板Ｂは、まず、その表面に偏光分離膜３３が成膜される（ステップＳ２３）。ここで成膜される偏光分離膜３３は、ヤケ層がない理想的なガラス基板Ｂの表面と接着剤３２とに接することを前提として設定された層構造となっている。次に、偏光分離膜３３が成膜されたガラス基板Ｂは、四角柱状の部材に切り分けられた後、さらに三角柱部材に加工される（ステップＳ２４）。ここで形成される四角柱状の部材及び三角柱部材は、偏光分離膜３３が成膜されたガラス基板Ｂから形成される点を除けば、前述のガラス基板Ａの加工工程で形成されるものと同様である。なお、こうしたガラス基板Ｂの各加工工程は、前述のガラス基板Ａの各加工工程と並行して行われる。
【００３７】
上述のようにして形成されたマッチングＡＲ膜３１が設けられた三角柱部材と、偏光分離膜３３が設けられた三角柱部材は、マッチングＡＲ膜３１と偏光分離膜３３を向かい合わせるようにして、接着剤３２によって接合される（ステップＳ３１）。こうして形成された接合体は、端面が正方形状になっており、その対角線上に偏光分離面２６が形成される。また、ＰＢＳ１４複数個分の長さを有する棒状となっている。このため、２つの三角柱状部材を接合した接合体は、長手方向に所定間隔で立方体状に切り分けられ、複数のＰＢＳ１４が作製される（ステップＳ３２）。
【００３８】
上述の表面反射率測定ステップＳ１１で測定する表面反射率Ｒは、マッチングＡＲ膜３１が成膜される一方の表面における反射率であり、空気中でガラス基板Ａの表面に対して波長４０５ｎｍの青色光（測定光）をほぼ垂直に入射させることにより測定される。ガラス基板Ａは明確で巨視的なヤケがないことが予め目視検査された基板であるが、前述のように、ガラス基板Ａの表面には保管環境や保管期間によって目視検査の基準では検出され難いわずかなヤケ層（主として青ヤケであるが、白やけを含むこともある）が表面全体に一様に生じている。このヤケ層は、ガラス基板Ａの屈折率よりも低屈折率である。したがって、ヤケ層があることによって、実際に測定した表面反射率Ｒは、ヤケ層がない理想的な表面状態の表面反射率Ｒ０よりも小さくなる（Ｒ０＞Ｒ）。
【００３９】
空気の屈折率Ｎ０を１、ガラス基板Ａの屈折率をＮｓとすると、理想的な表面状態の表面反射率Ｒ０は、測定光の波長λ（＝４０５ｎｍ）に応じてＲ０＝（１−Ｎｓ）２／（１＋Ｎｓ）２で表される。一方、ヤケ層がある場合の実際の表面反射率Ｒは、ヤケ層の屈折率をＮ、物理膜厚をＤ、δ＝２πＮＤ／λとして、下記数１の式で表される。このため、ヤケ層の屈折率Ｎを仮定すると、数１の式から表面反射率Ｒからヤケ層の物理膜厚Ｄが算出される。
【００４０】
【数１】
【００４１】
例えば、ガラス基板Ａとして屈折率Ｎｓ≒１．６８（波長λ≒４０５ｎｍ）のガラス基板を用い、ヤケ層の屈折率Ｎを１．４７とする場合、ヤケ層の物理膜厚Ｄに対する表面反射率Ｒは、数１の式に従って図４に示すように表せる。このため、例えば、表面反射率測定ステップＳ１１で測定した表面反射率Ｒが６．４２％であった場合には、ヤケ層の物理膜厚Ｄは３．３７ｎｍに推定される（◇）。また、表面反射率Ｒが６．３８％であった場合には、ヤケ層の物理膜厚Ｄは５．２９ｎｍに推定される（○）。
【００４２】
なお、図５に示すように、Ｎｓ≒１．６８のガラス基板Ａを用いる場合に、仮定したヤケ層の屈折率Ｎによって表面反射率Ｒのグラフが変化する。前述のように、ヤケ層がある場合には、測定した表面反射率ＲはＲ０≒６．４３（Ｄ＝０．０ｎｍでの値）よりも小さくなるが、図５から分かる通り、ガラス基板Ａの屈折率Ｎｓよりも大きな値に仮定すると、表面反射率Ｒのグラフと実測値（例えばＲ＝６．４２）のラインとの交点はなく、物理膜厚Ｄを推定できない。このため、表面反射率測定ステップＳ１１で仮定するヤケ層の屈折率Ｎは、ガラス基板Ａの屈折率Ｎｓよりも小さい範囲内で仮定しなければならない。
【００４３】
また、ガラス基板Ａの屈折率Ｎｓよりも小さい範囲内であれば、物理膜厚Ｄが厚すぎず薄すぎないように実際的な値に仮定すれば良く、経験的に最良の値が選択される。例えば、ヤケ層の屈折率Ｎや物理膜厚Ｄの推定値と実際の値との差による影響を抑え、良好な特性のマッチングＡＲ膜３１をより容易に得るためには、Ｎｓ≒１．６８のガラス基板を用いる場合、ヤケ層の屈折率Ｎは１．４０以上１．６７以下の範囲内の値に推定することが好ましく、１．４５以上１．６０以下の範囲内に推定することがより好ましい。さらに、こうした好ましい範囲内で、ヤケ層の屈折率は、マッチングＡＲ膜３１の誘電体多層膜の何れかの層またはガラス基板Ａの主な成分と同じ屈折率に推定することが好ましい。例えば、ＳｉＯ２とほぼ同じ屈折率（Ｎ≒１．４７）に推定することが特に好ましい。
【００４４】
上述のように、ヤケ層をプリズム２３（ガラス基板Ａ）表面の第１層目として設定したマッチングＡＲ膜３１を用いることによって、マッチングＡＲ膜を用いない場合やヤケ層が全くない理想状態を前提に設計されたマッチングＡＲ膜を用いる場合と比較して、ガラス基板Ａ，Ｂ表面のわずかなヤケ層にもほとんど影響されず、偏光分離膜３３をほぼ設計通りに機能させることができる。このため、極めて高精度の性能が要求されるＰＢＳ１４を容易かつ歩留まり良く製造することができる。
【００４５】
以下、このマッチングＡＲ膜３１の作用について、より具体的なマッチングＡＲ膜３１や偏光分離膜３３の例を挙げて説明する。なお、特に断らない限り、プリズム２３，２４（ガラス基板Ａ，Ｂ）は、波長λ≒４０５ｎｍで屈折率Ｎｓ≒１．６８のガラス基板とし、ヤケ層の屈折率Ｎは１．４７に仮定する。また、表面反射率Ｒの実測値は６．４２％であり、これに基づいて推定したヤケ層の物理膜厚Ｄは３．３７ｎｍであるとする。
【００４６】
さらに、上述の構成ではＰＢＳ１４は、偏光分離膜３３はＰ偏光光を１００％透過するとともに、Ｓ偏光光を約９０％反射し、約１０％反射する例を説明したが、マッチングＡＲ膜３１の特性にはＰ偏光光とＳ偏光光で差異がある。このため、偏光分離膜３３の代わりに、図６に示すように、Ｐ偏光光とＳ偏光光をともに約１０％反射する偏光分離膜を例に説明する。この偏光分離膜は、図６から分かる通り、ＬＤ１３から発せられるレーザー光の中心波長近傍の範囲４０４．６〜４０５．４ｎｍで、Ｐ偏光光の反射率Ｒｐ、Ｓ偏光光の反射率Ｒｓともに変化が無いように構成されている。なお、特に断らない限り、図６を含め、偏光分離面２６へのレーザー光の入射角度θは４５度である。
【００４７】
図７に示すように、マッチングＡＲ膜３１等の反射防止膜を用いず、上述の説明用の偏光分離膜を用いて、接着剤３２とプリズム２３を直接接触させて接合したＰＢＳは、レーザー光の中心波長近傍のごく狭い範囲（４０４．６〜４０５．４ｎｍ）で、反射率Ｒｐ，Ｒｓに周期的な変化（以下、リンギングという）が生じる。図７からわかるように、マッチングＡＲ膜３１等の反射防止膜を用いない場合、リンギングの振幅は、Ｐ偏光光よりもＳ偏光光について特に顕著であり、この偏光分離膜の場合にはＰ偏光光の反射率Ｒｐで約１．１％、Ｓ偏光光の反射率Ｒｓで約１１％である。こうしたリンギングは、光ディスク１２からのデータの読み出しやデータの書き込み、ＡＰＣ１６によるレーザー光のパワーコントロール、フォーカシングやトラッキング等、光ピックアップ１１のあらゆる動作にエラーを引き起こす要因となるため、できるだけ小さく抑える必要がある。
【００４８】
また、ＰＢＳのリンギング振幅は、主としてプリズム２３と接着剤３２との界面における反射率に応じて変化し、プリズム２３‐接着剤３２界面における反射率が小さいほどリンギングの振幅も小さくなる。このため、プリズム２３と接着剤３２の間に設けられるマッチングＡＲ膜は、前述のようにプリズム２３と接着剤３２の界面での屈折率差に基づく反射を抑えることによって、上述のリンギングを抑制する。特に、ヤケ層をプリズム２３表面の第１層目として設定したマッチングＡＲ膜３１は、リンギングの抑制に特に効果的である。
【００４９】
ヤケ層をプリズム２３表面の第１層目として設定して層構成を定めたマッチングＡＲ膜３１の例を表１に示す。また、比較のために、ヤケ層を考慮せず、理想的な表面状態のプリズム２３上に設けることを前提として層構成を定めたマッチングＡＲ膜の例を表２に示す。なお、表２ではガラス基板Ａのヤケ層を記載していないが、実際に表２のマッチングＡＲ膜を設ける場合にも、ガラス基板Ａの表面には表１層番号７と同様のヤケ層がある。
【００５０】
【表１】
【００５１】
【表２】
【００５２】
表１に示すヤケ層を層構成に含むマッチングＡＲ膜３１（以下、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜という）を用いたサンプルを作製し、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１に対して波長４０５ｎｍ、入射角度θ＝４５度でレーザー光を入射させて測定した反射率Ｒｐ，Ｒｓを図８（Ａ）に示す。同様に、マッチングＡＲ膜３１の代わりに、表２に示すマッチングＡＲ膜（以下、ヤケ層なしマッチングＡＲ膜という）を用いたサンプルを作製して測定した反射率Ｒｐ，Ｒｓを図８（Ｂ）に示す。
【００５３】
図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１とヤケ層なしマッチングＡＲ膜は、何れもガラス基板Ａ‐接着剤３２界面における反射率Ｒｐ，Ｒｓを０．０５％以下に抑える。
【００５４】
また、これらを比較すれば分かる通り、Ｐ偏光光の反射率Ｒｐについては、ヤケ層なしマッチングＡＲ膜よりもヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１の方が若干上昇する。しかし、どちらのマッチングＡＲ膜でも、反射率Ｒｐはほぼ０％である。特に、ＰＢＳを用いる波長４０５ｎｍで比較すれば、ヤケ層なしマッチングＡＲ膜の反射率Ｒｐは０．０００３８４％、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜の反射率Ｒｐは０．００１９８７％、その差は０．００１６０３％であり、０．０１％にも満たない。
【００５５】
一方、Ｓ偏光光については、ヤケ層なしマッチングＡＲ膜よりも、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１の方が、反射率Ｒｓが顕著に低減される。特に波長４０５ｎｍで比較すれば、ヤケ層なしマッチングＡＲ膜の反射率Ｒｓは０．０３１５２５％、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜の反射率Ｒｓは０．００１１０１％、その差は０．０３０４２％であり、約０．０３％にも及ぶ。このＳ偏光光の反射率Ｒｓの差０．０３％は、偏光分離膜の反射率（約１０％）と比較すれば極めて小さい値であるが、以下に説明するようにＰＢＳのリンギング振幅に及ぼす影響は極めて大きい。
【００５６】
上述のよう構成されるヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１とヤケ層なしマッチングＡＲ膜とをそれぞれ用いてＰＢＳを形成した場合の反射率Ｒｐ，Ｒｓを図９に示す。
【００５７】
図９（Ａ）に示すように、レーザー光の中心波長近傍の範囲における反射率Ｒｐのリンギング振幅は、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１を用いた場合に約０．５１％、ヤケ層なしマッチングＡＲ膜を用いた場合に約０．２２％であり、どちらも１％未満である。このため、反射率Ｒｐのリンギングは、偏光分離膜の反射率１０％と比較して十分に小さく、光ピックアップの動作にほぼ影響しない程度に抑えられる。
【００５８】
一方、図９（Ｂ）に示すように、レーザー光の中心波長近傍の範囲における反射率Ｒｓのリンギング振幅は、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１を用いた場合に約０．３８％、ヤケ層なしマッチングＡＲ膜を用いた場合に約２．０２％である。このため、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１を用いた場合には、反射率Ｒｓのリンギングは、偏光分離膜の反射率１０％と比較して十分に小さく、光ピックアップの動作にほぼ影響しない程度に抑えられる。しかし、ヤケ層なしマッチングＡＲ膜を用いた場合の反射率Ｒｓのリンギングは、マッチングＡＲ膜を用いない場合（図７参照）と比較すれば改善されているものの、偏光分離膜の反射率１０％と比較すると、無視できない大きさである。前述のようにＬＤ１３が出力するレーザー光には１０ｎｍ程度の幅があるため、ヤケ層なしマッチングＡＲ膜を用いる場合には、こうしたわずかな波長の変化に応じてＰＢＳの特性が無視できない程に変動してしまい、光ピックアップ１１の動作にエラーを生じる。
【００５９】
以上のことから、ガラス基板Ａ上にマッチングＡＲ膜を成膜するときに、ガラス基板Ａの表面反射率Ｒを測定し、その値からヤケ層の物理膜厚を推定し、ヤケ層をガラス基板Ａ（プリズム２３）表面の第１層目に設定したマッチングＡＲ膜３１を成膜することによって、偏光分離膜３３をほぼ設計通りに高精度に機能させることができる。また、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１は、ガラス基板Ａに実際に生じたヤケ層を層構成に含むので、目視検査等では検出し難いようなわずかなヤケ層にも影響されない高精度なＰＢＳを、容易かつ歩留まり良く製造することができる。
【００６０】
なお、上述の実施形態では、ヤケ層の屈折率Ｎを１．４７に仮定するとともに、ガラス基板Ａの実際の表面反射率Ｒ＝６．４２％に基づいて、ヤケ層の物理膜厚Ｄを３．３７ｎｍに推定する例を説明したが、これはあくまでも推定値なので実際のヤケ層の物理膜厚と異なる場合がある。以下、ヤケ層の屈折率Ｎは仮定値（１．４７）にほぼ等しいが、推定したヤケ層の物理膜厚Ｄが実際のものと異なる場合の影響について説明する。
【００６１】
まず、上述の実施形態で説明したものと同じヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１（表１参照）をガラス基板Ａ上に設け、接着剤３２を塗布した状態のガラス基板Ａ‐接着剤３２界面におけるＰ偏光光の反射率Ｒｐを図１０（Ａ）に示す。図１０（Ａ）から分かる通り、ヤケ層の物理膜厚Ｄの推定値３．３７ｎｍを基準（×１．０）として、実際の物理膜厚が推定物理膜厚Ｄよりも小さい場合（×０．８〜×０．０）には、実際の物理膜厚が推定した物理膜厚Ｄと比べて小さいほど反射率Ｒｐが上昇する。但し、波長４０５ｎｍ近傍で見れば、ヤケ層が全くない場合（×０．０）の最も大きい反射率Ｒｐで、約０．００４％であり、ヤケ層の物理膜厚が実際と等しい場合の反射率Ｒｐ＝０．００１９８７％（上述の実施形態と同じ値）と同様、ほぼ０％である。また、図１０（Ｂ）に示すように、実際の物理膜厚が推定物理膜厚Ｄよりも大きい場合（×１．２〜×２．０）には、反射率Ｒｐはさらに小さくなる。
【００６２】
同様に、図１１（Ａ）に示すように、実際の物理膜厚が推定物理膜厚Ｄよりも小さい場合（×０．８〜×０．０）、Ｓ偏光光の反射率Ｒｓは、概ね上昇する傾向にある。波長４０５ｎｍ近傍で見れば、ヤケ層が全くない場合（ｘ０．０）の最も大きい反射率Ｒｓで約０．０１３％であり、ほぼ０％である。一方、図１１（Ｂ）に示すように、実際の物理膜厚が推定物理膜厚Ｄよりも大きい場合（×１．２〜×２．０）、反射率Ｒｓは上昇する。このとき、波長４０５ｎｍ近傍で見れば、ヤケ層が推定値の２倍（×２．０）の最も大きい反射率Ｒｓで約０．０３％になるが、この値は、ヤケ層なしマッチングＡＲ膜を用いた場合の反射率Ｒｓとほぼ同じ値である。
【００６３】
このようにヤケ層の推定物理膜厚Ｄが実際のものと異なっていた場合、図１２及び図１３に示すように、ＰＢＳのリンギングは、マッチングＡＲ膜３１を用いたガラス基板Ａ‐接着剤３２界面における反射率特性に応じて変化する。図１２（Ａ），（Ｂ）と図１０（Ａ），（Ｂ）とからわかるように、Ｐ偏光光の反射率Ｒｐの場合、実際のヤケ層の物理膜厚が推定物理膜厚Ｄよりも大きくなるほど、ＰＢＳのリンギング振幅は大きくなり、実際のヤケ層の物理膜厚が推定物理膜厚Ｄよりも小さくなるほど、ＰＢＳのリンギング振幅は小さくなる。同様に、図１３（Ａ），（Ｂ）と図１１（Ａ），（Ｂ）からわかるように、Ｓ偏光光の反射率Ｒｓの場合、実際のヤケ層の物理膜厚と推定物理膜Ｄとの差が大きくなるほど、ＰＢＳのリンギング振幅は大きくなる。
【００６４】
しかし、図１２，図１３を、上述の実施形態のヤケ層なしマッチングＡＲ膜を用いた場合（図９，図１１）と比較すれば分かるように、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１を用いた場合、ヤケ層の実際の物理膜厚が推定物理膜厚Ｄの０．０〜２．０倍程度の間であれば、ヤケ層なしマッチングＡＲ膜を用いる場合と同程度かそれ以下のリンギング振幅に抑えられる。また、ここではヤケ層の実際の物理膜厚が推定物理膜厚Ｄの０．０〜２．０倍もの大きな幅で変動する例を説明したが、ヤケ層の屈折率Ｎ（＝１．４７）が実際のものと大きく異ならない場合、ヤケ層の実際の物理膜厚は、推定物理膜厚Ｄの０．５〜１．５倍程度の範囲に十分に収まる。したがって、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１を用いることによって、ヤケ層なしマッチングＡＲ膜を用いる場合よりも、高精度なＰＢＳを歩留まり良く製造することができる。
【００６５】
なお、上述の実施形態では、ガラス基板Ａに生じたヤケ層の屈折率Ｎを１．４７に仮定する例を説明したが、これに限らず、前述のように、ヤケ層の屈折率Ｎはガラス基板Ａの屈折率Ｎｓよりも小さく、ヤケ層の物理膜厚Ｄを現実的な値に推定することが可能な範囲内で任意に仮定することができる。したがって、ヤケ層の物理膜厚を推定する前に仮定したヤケ層の屈折率Ｎが、実際のヤケ層の屈折率Ｎと異なる場合がある。以下、ヤケ層の実際の物理膜厚が推定物理膜厚Ｄとほぼ等しいが、ヤケ層の屈折率Ｎが実際と異なっていた場合の影響について説明する。
【００６６】
上述の実施形態で説明したものと同じヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１（表１参照）をガラス基板Ａ上に設けた場合のガラス基板Ａ‐接着剤３２界面におけるＰ偏光光の反射率Ｒｐを図１４（Ａ）に示す。図１４（Ａ）から分かる通り、ヤケ層の実際の屈折率Ｎが、ヤケ層の屈折率Ｎの仮定値（１．４７）に比べて大きくなるほど、反射率Ｒｐは上昇する。同様に、図１４（Ｂ）に示すように、ガラス基板Ａ‐接着剤３２界面におけるＳ偏光光の反射率Ｒｓは、ヤケ層の実際の屈折率が物理膜厚Ｄの推定のために仮定した屈折率Ｎと比べて大きくなるほど概ね上昇する傾向にある。但し、波長４０５ｎｍ近傍では、ヤケ層の実際の屈折率がＮ＝１．５２〜１．５７の方が反射率Ｒｓの値がよりも小さくなる。
【００６７】
図１５に示すように、ヤケ層の屈折率が物理膜厚の推定のために仮定した屈折率Ｎと異なる場合にも、前述と同様、ＰＢＳのリンギングは上述のガラス基板Ａ‐接着剤３２界面における反射率特性に応じて変化する。図１５（Ａ）に示すように、反射率Ｒｐの場合、リンギング振幅は、実際の屈折率が大きいほど増大する。また、図１５（Ｂ）に示すように、反射率Ｒｓの場合、リンギング振幅は、実際の屈折率Ｎ≒１．５７の近傍で最小になり、実際の屈折率Ｎがさらに大きい場合には増大する。しかし、図１５（Ａ），（Ｂ）を、上述の持し形態のヤケ層なしマッチングＡＲ膜を用いた場合（図９，図１０）と比較すればわかるように、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜を用いた場合、ヤケ層の実際の屈折率が、物理膜厚Ｄの推定のために仮定した屈折率Ｎと異なっていても、リンギング振幅を小さく抑えることができる。したがって、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１を用いることにより、ヤケ層なしマッチングＡＲ膜を用いる場合よりも、高精度なＰＢＳを歩留まり良く製造することができる。
【００６８】
なお、上述の実施形態では、ＬＤ１３からＰＢＳ１４へのレーザー光の入射角度が４５度である例を説明したが、ＬＤ１３から出射されるレーザー光には、１０度（±５度）程度の角度幅がある。また、ＰＢＳ１４等の配置角度等によってＰＢＳ４への入射角度がずれてしまうこともある。以下、ヤケ層の屈折率Ｎや物理膜厚Ｄが実際のヤケ層の値とほぼ同じであるときに、レーザー光のＰＢＳへの入射角度が４５度からずれた場合の影響について説明する。
【００６９】
図１６（Ａ）に示すように、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１を用いた場合、ガラス基板Ａ‐接着剤３２界面におけるＰ偏光光の反射率Ｒｐは、入射角度θが４５よりも大きくなると増大し（θ＝４９．１６度）、入射角度θが小さくなると減少する（θ＝４０．８４度）。また、図１６（Ｂ）に示すように、ヤケ層ありマッチングＡＲ膜３１を用いた場合、ガラス基板Ａ‐接着剤３２界面におけるＳ偏光光の反射率Ｒｓは、入射角度θが大きい場合（θ＝４９．１６度）、波長帯によらずほとんど平坦な特性となり、入射角度θが小さい場合（θ＝４０．８４度）、概ね増大する傾向にある。但し、波長４０５ｎｍ近傍では、θ＝４９．１６度の時に反射率Ｒｓは小さく、θ＝４０．８４度のときに反射率Ｒｓは大きくなる。
【００７０】
図１７に示すように、入射角度θが４５度からずれた場合にも前述と同様、ＰＢＳのリンギングは、上述のガラス基板Ａ‐接着剤３２界面における反射率特性に応じて変化する。図１７（Ａ）に示すように、反射率Ｒｐの場合、ＰＢＳのリンギングは、入射角度θの変化に応じて、リンギングのピーク（ディップ）位置が比較的敏感に変動する。しかし、リンギング振幅は、入射角度θが大きくなると増大し、入射角度θが小さくなると減少する傾向にあるが、入射角度θ＝４５±５度程度の範囲ではほぼ一定である。また、図１７（Ｂ）に示すように、反射率Ｒｓの場合も同様に、ＰＢＳのリンギングは、入射角度θの変化に応じてピーク位置が比較的敏感に変動するものの、リンギング振幅は入射角度θ＝４５±５度程度の範囲ではほぼ一定である。したがって、入射角度θは、ＬＤ１３からのレーザー光の角度幅程度の範囲内であれば、ＰＢＳの特性にはほとんど影響がない。
【００７１】
なお、上述の実施形態では、ＰＢＳ１４を製造するときに、表面反射率測定ステップＳ１１及びヤケ層特性推定ステップＳ１２を行うことにより、ヤケ層をガラス基板Ａ表面の第１層目として設定したマッチングＡＲ膜３１を成膜する例を説明したが、偏光分離膜３３をガラス基板Ｂ上に成膜する場合にも同様に、ヤケ層をガラス基板Ｂ表面の第１層目として設定した偏光分離膜３３を成膜しても良い。但し、前述のように、ＰＢＳのリンギングは、主としてプリズム２３（ガラス基板Ａ）‐接着剤３２界面における反射率の影響が大きいので、偏光分離膜３３をプリズム２４（ガラス基板Ｂ）のヤケ層を含むようにしただけではＰＢＳのリンギングを十分に抑えることは難しい。したがって、高精度なＰＢＳを製造するときには、偏光分離膜３３をプリズム２４（ガラス基板Ｂ）のヤケ層を考慮した膜とする場合であっても、上述の実施形態で説明したマッチングＡＲ膜３１を設ける必要がある。
【００７２】
また、上述の実施形態では、マッチングＡＲ膜３１及び偏光分離膜３３を含むＰＢＳ１４を例に説明したが、上述の実施形態で説明した製造方法はマッチングＡＲ膜や偏光分離膜を用いるＰＢＳの製造以外にも好適に用いることができ、こうしたＰＢＳ１４以外の光学素子を製造するときには、上述と同様、光学機能膜の成膜前に、ガラス基板の表面に生じたヤケ層の物理膜厚を推定し、ヤケ層を含めて機能する光学機能膜を設けることが好ましい。
【００７３】
なお、上述の実施形態では、ガラス基板Ａの表面反射率Ｒを測定した後、ヤケ層の屈折率Ｎを任意に仮定し、表面反射率Ｒと屈折率Ｎとに基づいてヤケ層の物理膜厚Ｄを推定する例を説明したが、ヤケ層の特性の推定方法はこれに限らない。例えば、表面反射率Ｒを測定した後、ヤケ層の物理膜厚Ｄを経験的に仮定し、表面反射率Ｒと物理膜厚Ｄとから数１式にしたがってヤケ層の屈折率Ｎを推定しても良い。この場合にも、マッチングＡＲ膜の性能は、上述の実施形態と同様の性能のマッチングＡＲ膜３１と同様になる。
【００７４】
なお、上述の実施形態で説明したように、マッチングＡＲ膜３１は、表面反射率Ｒ（及び仮定したヤケ層の屈折率Ｎ）に基づいて、ヤケ層を含むように構成が定められる例を説明したが、表面反射率Ｒの測定後にマッチングＡＲ膜３１の構成を設計するのでは生産効率が良いとは言えないので、マッチングＡＲ膜３１の構成パターンを予め定めておくことが好ましい。例えば、マッチングＡＲ膜３１の構成は、表面反射率Ｒと、ヤケ層の屈折率Ｎ及び物理膜厚Ｄの複数の組み合わせについて複数のパターンを予め定めておき、表面反射率Ｒを測定した後、これらの複数の構成パターンから選択することが好ましい。この場合、表面反射率Ｒ，屈折率Ｎ，物理膜厚Ｄの組み合わせが完全に一致するマッチングＡＲ膜の構成パターンが用意されていないことがある。しかし、前述のように、ガラス基板の成分，保管環境，保管期間が同じならばヤケ層の特性がほぼ等しく、また、前述のように上述の実施形態で説明したマッチングＡＲ膜３１は、仮定した屈折率Ｎや推定した物理膜厚Ｄが実際の値と差があっても、この影響を受けにくい。したがって、予め用意した構成パターンの中から特性の近いものを選択してマッチングＡＲ膜３１としても、上述の実施形態とほぼ同様にヤケ層なしマッチングＡＲ膜を用いるよりもリンギングを低減させることができる。
【００７５】
なお、上述の実施形態では、マッチングＡＲ膜３１の成膜前にガラス基板Ａの表面反射率Ｒを測定する例を説明したが、ガラス基板の成分やその保管環境，保管期間が同じならばヤケ層の屈折率Ｎや物理膜厚Ｄはほぼ同じである。このため、ＰＢＳ１４を量産するために複数のガラス基板Ａが必要となる場合には、全てのガラス基板Ａについて表面反射率Ｒを測定することが好ましいが、必ずしも全てのガラス基板Ａについて測定する必要はなく、所定数量のガラス基板Ａを抜き取って測定した表面反射率Ｒを代表して用いることができる。
【００７６】
なお、上述の実施形態では、ＰＢＳ１４を例に説明したが、上述の実施形態で説明した製造方法は、他の光学素子にも好適に用いることができる。例えば、レンズ等の表面に反射防止膜を設ける場合、マッチングＡＲ膜３１と同様の反射防止膜を設けることが好ましい。また、例えば、複数のプリズムを接合し、これらの偏光分離面や反射膜、色分離膜等がそれぞれ設けられた複合光学素子にも、上述の実施形態で説明した製造方法を好適に用いることができる。また、こうした複合光学素子のように、複数の光学機能面がある場合、上述の実施形態で説明したマッチングＡＲ膜３１は、少なくとも、一部の光を透過（反射）する部分的透過特性（以下、透過率及び反射率の比率によらず、ハーフ特性という）を有する光学機能面（例えば、偏光分離面，ダイクロイック面，ハーフミラー面等）に設けることが好ましい。さらに、マッチングＡＲ膜３１は、少なくともＳ偏光光に対してハーフ特性を有する光学機能面に設ける場合に最も効果的である。したがって、ハーフ特性の光学機能面が複数ある場合には、少なくともＳ偏光光に対してハーフ特性を有する光学機能面にマッチングＡＲ膜３１を設けると、光学素子の特性改善に最も効果的であり、その他のハーフ特性の光学機能面もマッチングＡＲ膜３１を設けることでさらに光学素子の特性が良好になる。また、ハーフ特性のなかでも、反射率と透過率の差が小さいほどマッチングＡＲ膜３１による光学特性の改善効果が最も顕著になる。
【００７７】
なお、上述の実施形態では、表１にヤケ層をガラス基板表面の第１層目として設定したマッチングＡＲ膜３１の例を示したが、これに限らない。マッチングＡＲ膜３１に用いる誘電体材料や層構成は、製造する光学素子に応じて任意に定めることができる。但し、ヤケ層の屈折率Ｎ及び物理膜厚Ｄを推定した後、マッチングＡＲ膜３１として成膜する誘電体多層膜の材料及び層数だけを決めて、その構成を決定しようとすると、最終層（接着剤３２に当接する層）の膜厚がほぼ０ｎｍとなってしまい、現実的な製造に適さないケースが生じることがある。このため、現実的にマッチングＡＲ膜３１を精度良く作製するためには、最終層の厚さを予め定めた一定の厚さに制限してマッチングＡＲ膜３１の層構成を定めることが好ましい。例えば、マッチングＡＲ膜３１の層構成を定めるときに、最終層の物理膜厚を誘電体多層膜の１層目（ヤケ層の直上に成膜する層）と同じ物理膜厚Ｄとなるように制限して、マッチングＡＲ膜３１の層構成を定めれば良い。また、接合体の形成までの間に、マッチングＡＲ膜３１の表面にヤケ層が生じるとマッチングＡＲ膜３１の特性が変化してしまうので、少なくともマッチングＡＲ膜３１の最終層は、耐候性に優れた材料で形成することが好ましく、例えばＳｉＯ２で構成することが好ましい。
【００７８】
なお、上述の実施形態では、青色光を用いることを前提としたＰＢＳ１４の例を説明したが、ＤＶＤ用やＣＤ用等、青色光以外の波長帯で利用するＰＢＳを製造する場合も上述の実施形態と同様のマッチングＡＲ膜３１を用いることが好ましい。
【００７９】
なお、上述の実施形態では、屈折率Ｎｓ≒１．６８のガラス基板を用いる例を説明したが、ＰＢＳ１４の製造に用いるガラス基板は求められる性能や使用様態に応じて任意の材料を用いることができる。
【００８０】
なお、上述の実施形態では、ガラス基板Ａ上にマッチングＡＲ膜３１を設けた後、マッチングＡＲ膜３１の特性を確認せずに、偏光分離膜３３が設けられたガラス基板Ｂと接合する例を説明したが、マッチングＡＲ膜３１の反射率（ガラス基板Ａ‐接着剤３２界面の反射率）等の光学特性を測定するステップを設け、ここで測定した反射率等に基づいてヤケ層特性（屈折率Ｎ，物理膜厚Ｄ）の推定値の良否や、ヤケ層特性に基づいて設定されたマッチングＡＲ膜３１の良否を判断することが好ましい。こうしたマッチングＡＲ膜３１の光学特性を測定するステップでは、ＰＢＳ１４に要求される性能にもよるが、例えば、ＰＢＳ１４のような特に高精度な光学素子の製造歩留まりを向上させるために、ガラス基板Ａ‐接着剤３２界面の反射率が０．０３％以下の時に良と判断することが好ましく、０．０２５％以下の場合に良とすることがより好ましく、０．０１％以下の場合に良とすることが特に好ましい。また、こうしたマッチングＡＲ膜３１の光学特性を測定するステップでは、製品としてのＰＢＳ１４を製造するのではなく、ＰＢＳ１４の量産に移る前に、マッチングＡＲ膜３１の光学特性を測定するためのサンプルを別途作製することが好ましい。
【００８１】
なお、上述の実施形態では、ガラス基板Ａ，Ｂの巨視的なヤケの有無を目視検査によって判断する例を説明したが、こうした目視検査等のヤケ検査の代わりに、実測した表面反射率Ｒに応じてヤケの有無及びこれよりもわずかなヤケ層の有無を検査するヤケ検査ステップを設けても良い。ヤケ検査ステップでは、表面反射率Ｒに基づき、一定の基準にしたがって（例えば、表面反射率Ｒの低下が１％以内の場合にガラス基板をＰＢＳの製造に用いる等）、目視検査等で発見が難しいレベルのヤケ層の有無をも確認し、ＰＢＳの製造に利用するか否かを決定する。
【００８２】
なお、上述の実施形態では、ガラス基板Ａ，ＢからＰＢＳ１４を製造する例を説明したが、必ずしも板状の材料を基材とする必要はなく、予め形成されたプリズムやレンズ等を基材として、ＰＢＳ１４等の光学素子を製造しても良い。
【００８３】
なお、上述の実施形態では、光ピックアップ１１に用いるＰＢＳ１４を例に説明したが、マッチングＡＲ膜３１を用いたＰＢＳ１４の用途は光ピックアップ１１に限らず、他の周知の光学系に好適に用いることができる。
【００８４】
なお、上述の実施形態で説明したように、ヤケ層の屈折率Ｎは、マッチングＡＲ膜３１やガラス基板Ａに含まれる物質の屈折率、特にＳｉＯ２の屈折率に仮定することが好ましいが、ヤケ層の屈折率Ｎは、マッチングＡＲ膜３１やガラス基板Ａに含まれない材料（例えばＭｇＦ２）等の屈折率に仮定しても良く、実際にはない仮想的な屈折率に仮定しても良い。
【符号の説明】
【００８５】
１１ 光ピックアップ
１２ 光ディスク
１３ ＬＤ
１４ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
１６ オートマチックパワーコントローラ（ＡＰＣ）
１７ コリメートレンズ
１８ １／４波長板
１９ 対物レンズ
２１ フォトダイオード（ＰＤ）
２３，２４ プリズム
２６ 偏光分離面
２７ 立ち上げミラー
２８ レンズ
３１ マッチングＡＲ膜
３２ 接着剤
３３ 偏光分離膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め鏡面に仕上げられた硝材表面の反射率を測定する表面反射率測定ステップと、
前記硝材の表面に生じたヤケ層の特性として屈折率及び物理膜厚のうちの一方を仮定した仮定値と、前記表面反射率測定ステップで測定した前記表面反射率とに基づいて、前記硝材の表面に生じたヤケ層の他方の特性を推定するヤケ層特性推定ステップと、
前記ヤケ層特性推定ステップで推定した特性を有する前記ヤケ層を前記硝材表面の第１層目として設定し、当該第１層目と、その上に形成する複数の誘電体薄膜層とによって反射防止膜として機能するように前記複数の誘電体薄膜層を成膜する成膜ステップと、
を備えることを特徴とする反射防止膜製造方法。
【請求項２】
前記表面反射率は前記硝材の表面にほぼ垂直に測定光を入射させて測定し、
前記ヤケ層特性推定ステップでは、前記ヤケ層の屈折率または前記ヤケ層の物理膜厚のうちの一方の値を仮定し、前記表面反射率をＲ、前記硝材の屈折率をＮｓ、前記ヤケ層の屈折率をＮ、前記ヤケ層の物理膜厚をＤ、前記測定光の波長をλ、δ＝２πＮＤ／λとして表される下記の式に基づいて、前記ヤケ層の屈折率Ｎまたは物理膜厚Ｄのうちの他方の値を推定することを特徴とする請求項１記載の反射防止膜製造方法。
式：
【請求項３】
前記ヤケ層特性推定ステップでは、前記ヤケ層の屈折率を前記硝材の屈折率よりも小さい値に仮定し、前記ヤケ層の物理膜厚を推定することを特徴とする請求項１または２記載の反射防止膜製造方法。
【請求項４】
前記ヤケ層特性推定ステップは、前記ヤケ層の屈折率をＳｉＯ２の値に仮定し、前記ヤケ層の物理膜厚を推定することを特徴とする請求項１または２記載の反射防止膜製造方法。
【請求項５】
前記反射防止膜が設けられた第１の硝材と、第２の硝材とを接着剤によって接合する接合ステップを備え、
前記反射防止膜は、前記第１の硝材と前記接着剤との間に設けられることを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載の反射防止膜製造方法。
【請求項６】
前記第２の硝材は、前記接着剤との間に一部の光を選択的に反射または透過する光学機能膜を備えることを特徴とする請求項５記載の反射防止膜製造方法。
【請求項７】
予め鏡面に仕上げられた硝材の表面に生じたヤケ層の特性として屈折率及び物理膜厚のうち一方を仮定した仮定値と、測定した前記硝材の表面反射率とに基づいて、他方の特性が推定された前記ヤケ層と、
前記ヤケ層を前記硝材表面の第１層目として設定し、当該第１層目と、その上に形成する複数の誘電体薄膜層とによって反射防止膜として機能する前記複数の誘電体薄膜層と、
を備えることを特徴とする反射防止膜。
【請求項８】
請求項７記載の反射防止膜を備えることを特徴とする光学素子。
【請求項１】
予め鏡面に仕上げられた硝材表面の反射率を測定する表面反射率測定ステップと、
前記硝材の表面に生じたヤケ層の特性として屈折率及び物理膜厚のうちの一方を仮定した仮定値と、前記表面反射率測定ステップで測定した前記表面反射率とに基づいて、前記硝材の表面に生じたヤケ層の他方の特性を推定するヤケ層特性推定ステップと、
前記ヤケ層特性推定ステップで推定した特性を有する前記ヤケ層を前記硝材表面の第１層目として設定し、当該第１層目と、その上に形成する複数の誘電体薄膜層とによって反射防止膜として機能するように前記複数の誘電体薄膜層を成膜する成膜ステップと、
を備えることを特徴とする反射防止膜製造方法。
【請求項２】
前記表面反射率は前記硝材の表面にほぼ垂直に測定光を入射させて測定し、
前記ヤケ層特性推定ステップでは、前記ヤケ層の屈折率または前記ヤケ層の物理膜厚のうちの一方の値を仮定し、前記表面反射率をＲ、前記硝材の屈折率をＮｓ、前記ヤケ層の屈折率をＮ、前記ヤケ層の物理膜厚をＤ、前記測定光の波長をλ、δ＝２πＮＤ／λとして表される下記の式に基づいて、前記ヤケ層の屈折率Ｎまたは物理膜厚Ｄのうちの他方の値を推定することを特徴とする請求項１記載の反射防止膜製造方法。
式：
【請求項３】
前記ヤケ層特性推定ステップでは、前記ヤケ層の屈折率を前記硝材の屈折率よりも小さい値に仮定し、前記ヤケ層の物理膜厚を推定することを特徴とする請求項１または２記載の反射防止膜製造方法。
【請求項４】
前記ヤケ層特性推定ステップは、前記ヤケ層の屈折率をＳｉＯ２の値に仮定し、前記ヤケ層の物理膜厚を推定することを特徴とする請求項１または２記載の反射防止膜製造方法。
【請求項５】
前記反射防止膜が設けられた第１の硝材と、第２の硝材とを接着剤によって接合する接合ステップを備え、
前記反射防止膜は、前記第１の硝材と前記接着剤との間に設けられることを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載の反射防止膜製造方法。
【請求項６】
前記第２の硝材は、前記接着剤との間に一部の光を選択的に反射または透過する光学機能膜を備えることを特徴とする請求項５記載の反射防止膜製造方法。
【請求項７】
予め鏡面に仕上げられた硝材の表面に生じたヤケ層の特性として屈折率及び物理膜厚のうち一方を仮定した仮定値と、測定した前記硝材の表面反射率とに基づいて、他方の特性が推定された前記ヤケ層と、
前記ヤケ層を前記硝材表面の第１層目として設定し、当該第１層目と、その上に形成する複数の誘電体薄膜層とによって反射防止膜として機能する前記複数の誘電体薄膜層と、
を備えることを特徴とする反射防止膜。
【請求項８】
請求項７記載の反射防止膜を備えることを特徴とする光学素子。
【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】
【公開番号】特開２０１１−１８６３２５（Ｐ２０１１−１８６３２５Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３５０８（Ｐ２０１０−５３５０８）
【出願日】平成２２年３月１０日（２０１０．３．１０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１０日（２０１０．３．１０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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