JP2006134535A - ビームスプリッタ及び光ピックアップ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光磁気ディスク装置等の光ヘッドに設けられるビームスプリッタの反射率、透過率及び反射位相差の波長依存性並びに反射率、透過率及び反射位相差の入射角依存性を小さくすることができるビームスプリッタ及びそれを備える光ピックアップ装置とする。
【解決手段】光ピックアップ装置100に備えられるビームスプリッタ10において、光源101からの光が入射する光源光入射側プリズム11と、情報記録媒体107により反射された光が入射する反射光入射側プリズム12とを備え、光源光入射側プリズムと反射光入射側プリズムとの間に、反射光入射側から順に、低屈折率層、中屈折率層、高屈折率層が積層された特定積層部を複数有する多層膜13を備える。
【選択図】図1
【解決手段】光ピックアップ装置100に備えられるビームスプリッタ10において、光源101からの光が入射する光源光入射側プリズム11と、情報記録媒体107により反射された光が入射する反射光入射側プリズム12とを備え、光源光入射側プリズムと反射光入射側プリズムとの間に、反射光入射側から順に、低屈折率層、中屈折率層、高屈折率層が積層された特定積層部を複数有する多層膜13を備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、ビームスプリッタ及びそれを備える光ピックアップ装置に関する。
近年、光磁気ディスク装置等に用いられる光ピックアップ装置の高性能化や小型化が進められている。小型化する手法の1つとして、レーザ光源からビームスプリッタに入射する光束を有限光とし、ビームスプリッタ透過後にコリメータレンズで無限光として対物レンズに入射させる方法がある。またさらに、コリメータレンズを省略して、光束を有限光のまま対物レンズに入射させる方法がある。このように有限光をビームスプリッタに入射させる場合、反射率、透過率及び反射位相差の入射角依存性を小さくする必要があり、特許文献1にその方法が提案されている。
特開平7−5324号公報
しかしながら、特許文献1では、反射光のS偏光とP偏光の反射位相差が0°、90°、180°、270°になっていない。ビームスプリッタの反射位相差は、0°、180°若しくは90°、270°である方が望ましく、ビームスプリッタがそれ以外の反射位相差を有する場合は、通常の1/2波長板や1/4波長板と異なり、特別に調整した波長板を使用したり、信号検出部分の構成を変更したりするなどの方法を用いる必要がある。このような方法を採用した場合、調整の難易度が上がったり、部品点数が増えたりするため、コスト増加の原因となるという問題が生じる。このように、従来は、特別な構成を使用しないと、反射率、透過率及び反射位相差の入射角依存性を小さくすることができず、通常の構成で、反射率、透過率及び反射位相差の入射角依存性を小さくすることができないという問題があった。
また、一般的にレーザ光源は温度依存性があり、温度により光束の波長が変化するため、ビームスプリッタの波長依存性は小さいことが求められるが、特許文献1にはそれに対応した記載はなく、反射率、透過率及び反射位相差の波長依存性を考慮した充分に必要な範囲の構成は開示されていない。
また、一般的にレーザ光源は温度依存性があり、温度により光束の波長が変化するため、ビームスプリッタの波長依存性は小さいことが求められるが、特許文献1にはそれに対応した記載はなく、反射率、透過率及び反射位相差の波長依存性を考慮した充分に必要な範囲の構成は開示されていない。
以上のように、ビームスプリッタには、反射率、透過率及び反射位相差の波長依存性並びに反射率、透過率及び反射位相差の入射角依存性の双方が小さいことが求められるが、これらの条件を満たしたビームスプリッタ及びそれを備える光ピックアップ装置は、従来、提案されていない。
そこで、本発明の課題は、光磁気ディスク装置等の光ピックアップ装置に設けられるビームスプリッタの反射率、透過率及び反射位相差の波長依存性並びに反射率、透過率及び反射位相差の入射角依存性を小さくすることができるビームスプリッタ及びそれを備える光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、ビームスプリッタにおいて、
光源からの光が入射する光源光入射側プリズムと、
情報記録媒体により反射された光が入射する反射光入射側プリズムと、
を備え、
前記光源光入射側プリズムと前記反射光入射側プリズムとの間に、
反射光入射側から順に、低屈折率層、中屈折率層、高屈折率層が積層された特定積層部を複数有する多層膜を備えることを特徴としている。
光源からの光が入射する光源光入射側プリズムと、
情報記録媒体により反射された光が入射する反射光入射側プリズムと、
を備え、
前記光源光入射側プリズムと前記反射光入射側プリズムとの間に、
反射光入射側から順に、低屈折率層、中屈折率層、高屈折率層が積層された特定積層部を複数有する多層膜を備えることを特徴としている。
このように請求項1に記載の発明によれば、ビームスプリッタが、光源からの光が入射する光源光入射側プリズムと、情報記録媒体により反射された光が入射する反射光入射側プリズムとを備え、光源光入射側プリズムと反射光入射側プリズムとの間に、反射光入射側から順に、低屈折率層、中屈折率層、高屈折率層が積層された特定積層部を複数有する多層膜を備えるため、ビームスプリッタの反射率、透過率及び反射位相差の波長依存性並びに反射率、透過率及び反射位相差の入射角依存性を小さくすることができる。
なお、複数の特定積層部の各特定積層部同士の厚さ及び特定積層部間の同様の屈折率層同士の厚さは同一である必要はなく、求められる仕様等により厚さが適宜異なっていても良い。また、各特定積層部内の各層の厚さも同一である必要はなく、求められる仕様等により厚さが適宜異なっていても良い。さらに、複数の特定積層部は必ずしも連続して設けられている必要はないが、連続して設けられている方がより好ましい。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のビームスプリッタにおいて、
情報記録媒体により反射された光が入射して所定方向に出力される反射光のS偏光の反射率RsがRs≧90%であり、
光源からの光が入射して所定方向に出力される反射光のP偏光の反射率Rp及び情報記録媒体により反射された光が入射して所定方向に出力される反射光のP偏光の反射率R'pがそれぞれ、10%≦Rp≦40%、10%≦R'p≦40%であることを特徴としている。
情報記録媒体により反射された光が入射して所定方向に出力される反射光のS偏光の反射率RsがRs≧90%であり、
光源からの光が入射して所定方向に出力される反射光のP偏光の反射率Rp及び情報記録媒体により反射された光が入射して所定方向に出力される反射光のP偏光の反射率R'pがそれぞれ、10%≦Rp≦40%、10%≦R'p≦40%であることを特徴としている。
このように請求項2に記載の発明によれば、情報記録媒体により反射された光が入射して所定方向に出力される反射光のS偏光の反射率RsがRs≧90%であり、光源からの光が入射して所定方向に出力される反射光のP偏光の反射率Rp及び情報記録媒体により反射された光が入射して所定方向に出力される反射光のP偏光の反射率R'pがそれぞれ、10%≦Rp≦40%、10%≦R'p≦40%であるため、適度な光量のP偏光を反射させることができ、大きな光量のS偏光を反射させることができる。
なお、「所定方向」とは、反射光を検出するに当たり、検出に必要とされる反射光の出力される方向を指すものとする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載のビームスプリッタにおいて、
前記低屈折率層にMgF2又はSiO2を主成分とする材料を使用し、
前記中屈折率層にAl2O3、Y2O3、SiO、Si2O3のうちのいずれかを主成分とする材料を使用し、
前記高屈折率層にTiO2、Ta2O5、ZrO2、Nb2O3、CeO2、CeF3、HfO2、ZrTiO4のうちのいずれかを主成分とする材料を使用していることを特徴としている。
前記低屈折率層にMgF2又はSiO2を主成分とする材料を使用し、
前記中屈折率層にAl2O3、Y2O3、SiO、Si2O3のうちのいずれかを主成分とする材料を使用し、
前記高屈折率層にTiO2、Ta2O5、ZrO2、Nb2O3、CeO2、CeF3、HfO2、ZrTiO4のうちのいずれかを主成分とする材料を使用していることを特徴としている。
このように請求項3に記載の発明によれば、低屈折率層にMgF2又はSiO2を主成分とする材料を使用し、中屈折率層にAl2O3、Y2O3、SiO、Si2O3のうちのいずれかを主成分とする材料を使用し、高屈折率層にTiO2、Ta2O5、ZrO2、Nb2O3、CeO2、CeF3、HfO2、ZrTiO4のうちのいずれかを主成分とする材料を使用しているため、具体的に、ビームスプリッタの反射率、透過率及び反射位相差の波長依存性並びに反射率、透過率及び反射位相差の入射角依存性を小さくできる構成とすることができる。
なお、使用する材料における「主成分」とは、当該材料の50質量%以上を占める成分を指すものとする。また、使用する各材料としては、材料中の主成分が90質量%以上であるものが好ましく、さらに、材料中の主成分が100%、すなわち主成分のみで構成されているものがより好ましい。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載のビームスプリッタにおいて、
前記低屈折率層にMgF2を主成分とする材料を使用し、
前記中屈折率層にAl2O3を主成分とする材料を使用し、
前記高屈折率層にTiO2を主成分とする材料を使用していることを特徴としている。
前記低屈折率層にMgF2を主成分とする材料を使用し、
前記中屈折率層にAl2O3を主成分とする材料を使用し、
前記高屈折率層にTiO2を主成分とする材料を使用していることを特徴としている。
このように請求項4に記載の発明によれば、低屈折率層にMgF2を主成分とする材料を使用し、中屈折率層にAl2O3を主成分とする材料を使用し、高屈折率層にTiO2を主成分とする材料を使用しているため、低屈折率層と高屈折率層との屈折率差を大きくすることができる。具体的には、低屈折率層と高屈折率層とをそれぞれMgF2とTiO2とで構成した場合には、屈折率差を0.88と大きくすることができ、これにより、多層膜を構成する層の数を少なくできるという利点がある。
請求項5に記載の発明は、請求項3に記載のビームスプリッタにおいて、
前記低屈折率層にMgF2を主成分とする材料を使用し、
前記中屈折率層にAl2O3を主成分とする材料を使用し、
前記高屈折率層にTa2O5を主成分とする材料を使用していることを特徴としている。
前記低屈折率層にMgF2を主成分とする材料を使用し、
前記中屈折率層にAl2O3を主成分とする材料を使用し、
前記高屈折率層にTa2O5を主成分とする材料を使用していることを特徴としている。
このように請求項5に記載の発明によれば、低屈折率層にMgF2を主成分とする材料を使用し、中屈折率層にAl2O3を主成分とする材料を使用し、高屈折率層にTa2O5を主成分とする材料を使用しているため、引張応力を有するMgF2とAl2O3とを主成分とする各層と、圧縮応力を有するTa2O5を主成分とする層とを積層することで膜全体の応力を緩和することができ、膜剥がれやクラック等が生じ難く、耐環境性の良好な多層膜とすることができる。
請求項6に記載の発明は、請求項3に記載のビームスプリッタにおいて、
前記低屈折率層にSiO2を主成分とする材料を使用し、
前記中屈折率層にAl2O3を主成分とする材料を使用し、
前記高屈折率層にTiO2を主成分とする材料を使用していることを特徴としている。
前記低屈折率層にSiO2を主成分とする材料を使用し、
前記中屈折率層にAl2O3を主成分とする材料を使用し、
前記高屈折率層にTiO2を主成分とする材料を使用していることを特徴としている。
このように請求項6に記載の発明によれば、低屈折率層にSiO2を主成分とする材料を使用し、中屈折率層にAl2O3を主成分とする材料を使用し、高屈折率層にTiO2を主成分とする材料を使用しているため、圧縮応力を有するSiO2を主成分とする層と、引張応力を有するAl2O3とTiO2とを主成分とする各層とを積層することで膜全体の応力を緩和することができ、膜剥がれやクラック等が生じ難く、耐環境性の良好な多層膜とすることができる。
請求項7に記載の発明は、請求項1〜6のいずれか一項に記載のビームスプリッタにおいて、
前記光源光入射側プリズム、前記多層膜及び前記反射光入射側プリズムとの接合に使用する接着剤と、前記反射光入射側プリズムとの屈折率差が0.1以下であることを特徴としている。
前記光源光入射側プリズム、前記多層膜及び前記反射光入射側プリズムとの接合に使用する接着剤と、前記反射光入射側プリズムとの屈折率差が0.1以下であることを特徴としている。
このように請求項7に記載の発明によれば、光源光入射側プリズム、多層膜及び反射光入射側プリズムとの接合に使用する接着剤と、反射光入射側プリズムとの屈折率差が0.1以下であるため、2つのプリズムを接着剤で貼り合わせた際に、接着層の厚みが不均一になることで一定の接着層ウェッジ角が発生しても波面収差の劣化は少なくて済み、ビームスプリッタの良品率を向上させることができる。
請求項8に記載の発明は、請求項1〜7のいずれか一項に記載のビームスプリッタにおいて、
S偏光とP偏光の反射位相差Δが−10°≦Δ≦10°又は170°≦Δ≦190°であることを特徴としている。
S偏光とP偏光の反射位相差Δが−10°≦Δ≦10°又は170°≦Δ≦190°であることを特徴としている。
このように請求項8に記載の発明によれば、S偏光とP偏光の反射位相差Δが−10°≦Δ≦10°又は170°≦Δ≦190°であるため、光磁気記録媒体でのカー回転角を正確に検出でき、良好な記録再生特性を得ることができる。
請求項9に記載の発明は、請求項1〜7のいずれか一項に記載のビームスプリッタにおいて、
S偏光とP偏光の反射位相差Δが80°≦Δ≦100°又は260°≦Δ≦280°であることを特徴としている。
S偏光とP偏光の反射位相差Δが80°≦Δ≦100°又は260°≦Δ≦280°であることを特徴としている。
このように請求項9に記載の発明によれば、S偏光とP偏光の反射位相差Δが80°≦Δ≦100°又は260°≦Δ≦280°であるため、光磁気記録媒体でのカー回転角を正確に検出でき、良好な記録再生特性を得ることができる。
請求項10に記載の発明は、光ピックアップ装置において、
請求項1〜9のいずれか一項に記載のビームスプリッタを備えることを特徴としている。
請求項1〜9のいずれか一項に記載のビームスプリッタを備えることを特徴としている。
このように請求項10に記載の発明によれば、光ピックアップ装置が、請求項1〜9のいずれか一項に記載のビームスプリッタを備えるため、良好な記録再生特性を得ることができる。
請求項11に記載の発明は、光ピックアップ装置において、
請求項8に記載のビームスプリッタと1/2波長板を備えることを特徴としている。
請求項8に記載のビームスプリッタと1/2波長板を備えることを特徴としている。
このように請求項11に記載の発明によれば、光ピックアップ装置が、請求項8に記載のビームスプリッタと1/2波長板を備えるため、良好な記録再生特性を得ることができると共に、コストを抑えることができる。
請求項12に記載の発明は、光ピックアップ装置において、
請求項9に記載のビームスプリッタと1/4波長板を備えることを特徴としている。
請求項9に記載のビームスプリッタと1/4波長板を備えることを特徴としている。
このように請求項12に記載の発明によれば、光ピックアップ装置が、請求項9に記載のビームスプリッタと1/4波長板を備えるため、良好な記録再生特性を得ることができると共に、コストを抑えることができる。
請求項13に記載の発明は、請求項10〜12のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置において、
前記ビームスプリッタに光源からの発散光が入射するようになっていることを特徴としている。
前記ビームスプリッタに光源からの発散光が入射するようになっていることを特徴としている。
このように請求項13に記載の発明によれば、ビームスプリッタに光源からの発散光が入射するようになっているため、良好な記録再生特性を得ることができると共に、光ピックアップ装置の小型化を行うことができる。
本発明によれば、光ピックアップ装置を備えた機器を、良好な性能を有した上で小型化させることができる。
以下、図面を参照して、本発明の具体的な態様について説明する。ただし、本発明は図示例のものに限定されるものではない。
[第1の実施形態]
図1は、本発明を適用した第1の実施形態に係る光ピックアップ装置100を概略的に示した図である。
光ピックアップ装置100は、例えば光磁気ディスク上にレーザビームを照射し、光磁気ディスクにキュリー点以上のエネルギーを与えて、外部磁場の磁性方向に応じた磁性を光磁気ディスクの垂直方向に与えることで、光磁気ディスクに情報を記録する一方、光磁気ディスク107の磁性方向に応じてレーザビームの偏光面がカー効果によってわずかに回転することを利用し、光磁気ディスクからの反射光のP偏光成分、S偏光成分の変化を検出することで情報を再生する装置である。
図1は、本発明を適用した第1の実施形態に係る光ピックアップ装置100を概略的に示した図である。
光ピックアップ装置100は、例えば光磁気ディスク上にレーザビームを照射し、光磁気ディスクにキュリー点以上のエネルギーを与えて、外部磁場の磁性方向に応じた磁性を光磁気ディスクの垂直方向に与えることで、光磁気ディスクに情報を記録する一方、光磁気ディスク107の磁性方向に応じてレーザビームの偏光面がカー効果によってわずかに回転することを利用し、光磁気ディスクからの反射光のP偏光成分、S偏光成分の変化を検出することで情報を再生する装置である。
本実施形態の光ピックアップ装置100は、光源としてのレーザダイオード101、回折板102、光源光入射側プリズム11及び反射光入射側プリズム12等で構成されるビームスプリッタ10(詳しい構成は後述する)、コリメータレンズ104、レーザミラー105、対物レンズ106、情報記録媒体としての光磁気ディスク107、フォトディテクタ108、3ビームウォーラストンプリズム109、シリンドリカルレンズ110、フォトディテクタ111等を備えている。
以下、光磁気ディスク107に記録された情報を再生する場合について説明する。
以下、光磁気ディスク107に記録された情報を再生する場合について説明する。
レーザダイオード101から出射される直線偏光の電界の振動面は、ビームスプリッタ10の光源光入射側プリズム11の入射面と平行に設定されている。レーザダイオード101から出射された直線偏光は、回折板102を通過した後、ビームスプリッタ10によってその一部の反射光はパワーモニタ用のフォトディテクタ108に入射し、残りの透過光はコリメータレンズ104、レーザミラー105、対物レンズ106を経て光磁気ディスク107に集光される。
光磁気ディスク107で反射された光は磁化の向きによるカー回転を受け、振動面がわずかに回転され、再び対物レンズ106、レーザミラー105、コリメータレンズ104を経てビームスプリッタ10に入射する。レーザダイオード101からの入射光がP偏光であるのに対し、光磁気ディスクからの戻り光(反射光)はカー回転を受けているため、P偏光成分とS偏光成分に分けられ、ビームスプリッタ10によってそれぞれ一定光量が反射され、3ビームウォーラストンプリズム109、シリンドリカルレンズ110を通過して、フォトディテクタ111に入射する。なお、図中には表示していないが、回折板102、3ビームウォーラストンプリズム109によってビームが複数に分割され、トラッキングサーボ信号、P偏光成分、S偏光成分の差分信号をフォトディテクタ111(OEIC、Optical Electronic IC)にて検出する。
次に、第1の実施形態に係るビームスプリッタについて説明する。
図2は、第1の実施形態に係るビームスプリッタ10を概略的に示した図である。
ビームスプリッタ10は、レーザダイオード101等の光源から発射された光が入射する側に配置される直角プリズムである光源光入射側プリズム11と、前記光源光入射側プリズム11から入射してビームスプリッタ10を透過した光源光がMO等の光磁気ディスク107で反射された反射光が入射する側に配置される直角プリズムである反射光入射側プリズム12と、この2つの直角プリズムの間における反射光入射側プリズム12の斜面に形成される多層膜13と、多層膜13が形成された反射光入射側プリズム12と光源光入射側プリズム11とを接合するUV硬化接着剤14aからなる接着層14とで構成されている。
図2は、第1の実施形態に係るビームスプリッタ10を概略的に示した図である。
ビームスプリッタ10は、レーザダイオード101等の光源から発射された光が入射する側に配置される直角プリズムである光源光入射側プリズム11と、前記光源光入射側プリズム11から入射してビームスプリッタ10を透過した光源光がMO等の光磁気ディスク107で反射された反射光が入射する側に配置される直角プリズムである反射光入射側プリズム12と、この2つの直角プリズムの間における反射光入射側プリズム12の斜面に形成される多層膜13と、多層膜13が形成された反射光入射側プリズム12と光源光入射側プリズム11とを接合するUV硬化接着剤14aからなる接着層14とで構成されている。
本実施形態の光源光入射側プリズム11及び反射光入射側プリズム12は、ともに同一硝材(株式会社オハラ社製、製品名:S−TIM22、n=1.64)で構成されている。また、UV硬化接着剤14aの屈折率はn=1.60となっている。
ここで、前記した2つのプリズム11,12をUV硬化接着剤14aで貼り合わせた際に、接着層14の厚みが不均一になると、接着層ウェッジ角が生じてしまう。このとき、さらに硝材と接着剤の屈折率が大きく異なると波面収差が劣化する。例えば、硝材の屈折率n=1.64に対して接着剤の屈折率がn=1.51、接着層ウェッジ角が0.2°生じたとすると、波面収差が0.08rmsλだけ劣化してしまう。しかし、硝材と接着剤の屈折率の差が全くなければ、接着層ウェッジ角が発生しても波面収差は劣化しないので、できる限り硝材と接着剤の屈折率の差は小さい方が良い。そこで、硝材と接着剤の屈折率の差を0.1以下とすることで、通常の接着工程によって生じる程度の接着層ウェッジ角が発生しても波面収差の劣化は少なくて済み、ビームスプリッタの良品率を向上させることができる。
ここで、前記した2つのプリズム11,12をUV硬化接着剤14aで貼り合わせた際に、接着層14の厚みが不均一になると、接着層ウェッジ角が生じてしまう。このとき、さらに硝材と接着剤の屈折率が大きく異なると波面収差が劣化する。例えば、硝材の屈折率n=1.64に対して接着剤の屈折率がn=1.51、接着層ウェッジ角が0.2°生じたとすると、波面収差が0.08rmsλだけ劣化してしまう。しかし、硝材と接着剤の屈折率の差が全くなければ、接着層ウェッジ角が発生しても波面収差は劣化しないので、できる限り硝材と接着剤の屈折率の差は小さい方が良い。そこで、硝材と接着剤の屈折率の差を0.1以下とすることで、通常の接着工程によって生じる程度の接着層ウェッジ角が発生しても波面収差の劣化は少なくて済み、ビームスプリッタの良品率を向上させることができる。
次に、第1の実施形態に係るビームスプリッタ10の多層膜13について説明する。
本実施形態の多層膜13は、前記したように、反射光入射側プリズム12の斜面に設けられたコート膜であり、表1に示すような構成に形成されている。
本実施形態の多層膜13は、前記したように、反射光入射側プリズム12の斜面に設けられたコート膜であり、表1に示すような構成に形成されている。
本実施形態の多層膜13は、本実施形態のレーザダイオード101の波長685nm、発射される有限光(発散光)の発散角±9°を利用するため、プリズムへの入射波長685±25nm、入射角度0±9°において、レーザダイオード101からの光が所定方向(フォトディテクタ108の方向)に出力される反射光のP偏光の反射率Rpが15%≦Rp≦25%、光磁気ディスク107により反射された光が所定方向(フォトディテクタ111の方向)に出力される反射光のP偏光の反射率R'pが15%≦R'p≦25%、光磁気ディスク107により反射された光が所定方向(フォトディテクタ111の方向)に出力される反射光のS偏光の反射率RsがRs≧90%となるように形成している。また、P偏光とS偏光の反射位相差Δが170°≦Δ≦190°となるように形成している。
また、本実施形態のような接着プリズム型偏光ビームスプリッタの場合、ブルースター角θBでP偏光の反射率が0%になることを利用する。高屈折率層の屈折率をnH、低屈折率層の屈折率をnL、プリズム材料の屈折率をng、プリズム面(多層膜面)への入射角をθgとすると、次の式1の関係を満たす入射角θgのとき、P偏光の反射率が0%となり、S偏光は層数や屈折率に応じて100%にすることが可能となる。
sin2(θg)=(nH2×nL2)/{ng2×(nH2+nL2)}…………式1
sin2(θg)=(nH2×nL2)/{ng2×(nH2+nL2)}…………式1
本実施形態では、レーザダイオード101から出射する光束のパワーモニタ検出用と、光磁気ディスク107からの反射光のP偏光とS偏光の差分検出用にP偏光の反射が必要であることから、P偏光の反射率が0%では機能しない。また、パワーモニタ検出用の光量よりも、光磁気ディスク107への記録再生用の光量の方が多く必要である。そこでP偏光の一部(10%≦反射率Rp≦40%の範囲であり、本実施形態では前記したように15%≦Rp≦25%)を反射する多層膜となっている。また、S偏光の反射率に関しては光磁気ディスク107からの反射光のP偏光とS偏光の差分検出用に必要であるため、S偏光の反射率が高く形成されている(反射率Rs≧90%)。この際、光磁気ディスク107からの反射光のP偏光の一部も反射するように形成されている(10%≦反射率R'p≦40%の範囲であり、本実施形態では前記したように15%≦R'p≦25%)。
前記した式1より、
nH=2.26、nL=1.61、ng=1.64としたとき、θg=53.1°
nH=2.26、nL=1.38、ng=1.64としたとき、θg=45.9°
nH=1.61、nL=1.38、ng=1.64としたとき、θg=39.7°
であるから、TiO2(n=2.26)とMgF2(n=1.38)のみを使用した場合、θg=45.9°となり、プリズム面への入射角θ=45°のときにP偏光の反射率を高めることができない。そこで、TiO2とMgF2のほかにも、Al2O3(n=1.61)を組み合わせればθg=39.7°とθg=53.1°が存在し、P偏光の反射率を高めることができる。なお、θg≠45°とするためにはTiO2(n=2.26)とAl2O3(n=1.61)の2種類の積層構造、若しくはAl2O3(n=1.61)とMgF2(n=1.38)の2種類の積層構造でも成立するが、S偏光の反射率を高めるためには屈折率差が大きくなければならないので前記2種類の組み合わせでは、求める光学特性は得られない。また、屈折率差が大きければ、偏光分離の帯域を広く取ることができるため、波長依存性を小さくすることが可能である。よって、低屈折率層、中屈折率層、高屈折率層の3種類の層が多層膜に必要となる。
nH=2.26、nL=1.61、ng=1.64としたとき、θg=53.1°
nH=2.26、nL=1.38、ng=1.64としたとき、θg=45.9°
nH=1.61、nL=1.38、ng=1.64としたとき、θg=39.7°
であるから、TiO2(n=2.26)とMgF2(n=1.38)のみを使用した場合、θg=45.9°となり、プリズム面への入射角θ=45°のときにP偏光の反射率を高めることができない。そこで、TiO2とMgF2のほかにも、Al2O3(n=1.61)を組み合わせればθg=39.7°とθg=53.1°が存在し、P偏光の反射率を高めることができる。なお、θg≠45°とするためにはTiO2(n=2.26)とAl2O3(n=1.61)の2種類の積層構造、若しくはAl2O3(n=1.61)とMgF2(n=1.38)の2種類の積層構造でも成立するが、S偏光の反射率を高めるためには屈折率差が大きくなければならないので前記2種類の組み合わせでは、求める光学特性は得られない。また、屈折率差が大きければ、偏光分離の帯域を広く取ることができるため、波長依存性を小さくすることが可能である。よって、低屈折率層、中屈折率層、高屈折率層の3種類の層が多層膜に必要となる。
なお、本発明において、低屈折率層とは屈折率nLが1.35≦nL<1.6の範囲である層を指し、中屈折率層とは屈折率nMが1.6≦nM<2.0の範囲である層を指し、高屈折率層とは屈折率nHが2.0≦nH<2.6の範囲である層を指すこととする。ただし屈折率は546nmの波長での値とする。
また、本実施形態の多層膜13は真空蒸着によって形成したが、これに限るものではなく、スパッタ、CVDなど他の成膜方法で形成しても良い。本実施形態では、各層を構成する材料としては、低屈折率層を構成する低屈折率材料にMgF2、中屈折率層を構成する中屈折率材料にAl2O3、高屈折率層を構成する高屈折率材料にTiO2を使用した。この場合、MgF2とTiO2の屈折率差が0.88と大きいため、多層膜13を構成する層の数を少なくできるという利点がある。これらの他にも、低屈折率材料としてSiO2、中屈折率材料としてY2O3、SiO、Si2O3、高屈折率材料としてTa2O5、ZrO2、Nb2O3、CeO2、CeF3、HfO2、ZrTiO4などを使用することが可能であり、その屈折率に応じて求める光学特性が得られるように設計すればよい。
本実施形態の多層膜13の形成方法及び構成は次のようになっている。
まず、真空槽で1.0×10−3Paまで排気した後、第1層目にMgF2を酸素ガス導入量5.0×10−3Pa、蒸着レート2.5Å/secで形成した。次に第2層目にTiO2を酸素ガス導入量1.0×10−2Pa、蒸着レート3Å/secで形成した。第3層目には再びMgF2を形成、第4層目にはAl2O3を酸素ガス導入量5.0×10−3Pa、蒸着レート4Å/secで形成、第5層目には再びTiO2を形成した。以降第6層目から第11層目までMgF2、Al2O3、TiO2の順に繰り返し成膜して、第12層目にはMgF2、第13層目にはTiO2、第14層目にはMgF2、第15層目にはTiO2を成膜し、多層膜13とした。
まず、真空槽で1.0×10−3Paまで排気した後、第1層目にMgF2を酸素ガス導入量5.0×10−3Pa、蒸着レート2.5Å/secで形成した。次に第2層目にTiO2を酸素ガス導入量1.0×10−2Pa、蒸着レート3Å/secで形成した。第3層目には再びMgF2を形成、第4層目にはAl2O3を酸素ガス導入量5.0×10−3Pa、蒸着レート4Å/secで形成、第5層目には再びTiO2を形成した。以降第6層目から第11層目までMgF2、Al2O3、TiO2の順に繰り返し成膜して、第12層目にはMgF2、第13層目にはTiO2、第14層目にはMgF2、第15層目にはTiO2を成膜し、多層膜13とした。
前記したように、本実施形態では、第3層目から第5層目までが、反射光入射側から順に、屈折率が低い材料MgF2からなる低屈折率層、屈折率が中程度の材料Al2O3からなる中屈折率層、屈折率が高い材料TiO2からなる高屈折率層が積層された特定積層部となっており、同様に第6層目から第8層目まで、第9層目から第11層目までについてもそれぞれ特定積層部となっている。このように、第3層目から第11層目まではMgF2、Al2O3、TiO2の順に繰り返し成膜した複数の特定積層部となっており、低屈折率材料、中屈折率材料、高屈折率材料の順に繰り返し成膜することで反射率、透過率及び反射位相差の波長依存性並びに反射率、透過率及び反射位相差の入射角依存性を少なくできる多層膜13となっている。
ここで、膜面への入射角度を45°としてS偏光、P偏光の反射率及び反射位相差の波長依存性を測定したところ、S偏光、P偏光の反射率の波長依存性は図4のグラフのようになり、S偏光、P偏光の反射位相差の波長依存性は図5のグラフのようになった。
なお、反射率、反射位相差の波長依存性の測定には分光エリプソメトリー(J・A・Woollam社製、製品名:VASE)を使用した。
作成したビームスプリッタ10を膜面に対して45°になるように測定用ステージにセットし、反射光入射側プリズム12から偏光した任意の波長の測定光を入射させ、ビームスプリッタ10で反射された光の偏光状態の変化と強度をディテクタで検出した。反射率の測定に関しては分光光度計(日立製作所製、製品名:U-4000)でも偏光子を組み合わせて測定することが可能である。
作成したビームスプリッタ10を膜面に対して45°になるように測定用ステージにセットし、反射光入射側プリズム12から偏光した任意の波長の測定光を入射させ、ビームスプリッタ10で反射された光の偏光状態の変化と強度をディテクタで検出した。反射率の測定に関しては分光光度計(日立製作所製、製品名:U-4000)でも偏光子を組み合わせて測定することが可能である。
さらに、測定波長を685nmとしてS偏光、P偏光の反射率及び反射位相差の入射角依存性を測定し、S偏光、P偏光の反射率の入射角依存性の結果を図6のグラフに、S偏光、P偏光の反射位相差の入射角依存性の結果を図7のグラフに示した。
なお、反射率、反射位相差の入射角依存性の測定には分光エリプソメトリー(J・A・Woollam社製、製品名:VASE)を使用した。
作成したビームスプリッタ10を測定用ステージにセットし、反射光入射側プリズム12から偏光したλ=685nmの測定光を入射させ、ビームスプリッタ10で反射された光の偏光状態の変化と強度をディテクタで検出した。このとき光源側とディテクタ側の角度を調整することで任意の反射角の反射率、反射位相差を測定した。
作成したビームスプリッタ10を測定用ステージにセットし、反射光入射側プリズム12から偏光したλ=685nmの測定光を入射させ、ビームスプリッタ10で反射された光の偏光状態の変化と強度をディテクタで検出した。このとき光源側とディテクタ側の角度を調整することで任意の反射角の反射率、反射位相差を測定した。
なお、以下に記載する第2の実施形態、第3の実施形態及び第5の実施形態の反射率、反射位相差に関しても同様の測定を行っている。また、S偏光、P偏光の透過率の波長依存性の測定及びS偏光、P偏光の透過率の入射角依存性の測定については、S偏光、P偏光の反射率の波長依存性及びS偏光、P偏光の反射率の入射角依存性と表裏一体であるため、本実施形態及び以下の実施形態では図示及び説明を省略する。
図4〜図7のグラフに示したように、横軸の入射角はプリズム接合面への入射角であり、この角度が45°±5.5°のとき、プリズムの垂直入射面への入射角は0°±9°となる。これらの特性グラフより、このビームスプリッタ10が反射率、透過率及び反射位相差の波長依存性並びに反射率、透過率及び反射位相差の入射角依存性が小さいビームスプリッタであることがわかる。
そして、このビームスプリッタを図1の光ピックアップ装置100に使用すれば、良好な記録再生特性が得られることとなる。
そして、このビームスプリッタを図1の光ピックアップ装置100に使用すれば、良好な記録再生特性が得られることとなる。
[第2の実施形態]
次に、本発明を適用した第2の実施形態について説明する。
なお、本実施形態では、ビームスプリッタの多層膜以外の構成は前記第1の実施形態と同様であるため、同様の構成については説明を省略する。
次に、本発明を適用した第2の実施形態について説明する。
なお、本実施形態では、ビームスプリッタの多層膜以外の構成は前記第1の実施形態と同様であるため、同様の構成については説明を省略する。
以下、第2の実施形態に係るビームスプリッタの多層膜について説明する。
本実施形態の多層膜13は、第1の実施形態と同様、反射光入射側プリズム12の斜面に設けられたコート膜であり、表2に示すような構成に形成されている。
本実施形態の多層膜13は、第1の実施形態と同様、反射光入射側プリズム12の斜面に設けられたコート膜であり、表2に示すような構成に形成されている。
本実施形態の多層膜13は、第1の実施形態と同様、レーザダイオード101の波長685nm、発射される有限光の発散角±9°を利用するため、プリズムへの入射波長685±25nm、入射角度0±9°において、レーザダイオード101からの光が所定方向(フォトディテクタ108の方向)に出力される反射光のP偏光の反射率Rpが15%≦Rp≦25%、光磁気ディスク107により反射された光が所定方向(フォトディテクタ111の方向)に出力される反射光のP偏光の反射率R'pが15%≦R'p≦25%、光磁気ディスク107により反射された光が所定方向(フォトディテクタ111の方向)に出力される反射光のS偏光の反射率RsがRs≧90%となるように形成している。また、P偏光とS偏光の反射位相差Δが170°≦Δ≦190°となるように形成している。
また、本実施形態の多層膜13は第1の実施形態と同様、真空蒸着によって形成した。しかし、これに限るものではなく、スパッタ、CVDなど他の成膜方法で形成しても良い。本実施形態では、各層を構成する材料としては、低屈折率層を構成する低屈折率材料にMgF2、中屈折率層を構成する中屈折率材料にAl2O3、高屈折率層を構成する高屈折率材料にTa2O5を使用した。この場合、引張応力を有するMgF2とAl2O3の各層と、圧縮応力を有するTa2O5の層とを積層することで膜全体の応力を緩和することができ、膜剥がれやクラック等が生じ難く、耐環境性の良好な多層膜を作製することができる。これらの他にも、低屈折率材料としてSiO2、中屈折率材料としてY2O3、SiO、Si2O3、高屈折率材料としてTiO2、ZrO2、Nb2O3、CeO2、CeF3、HfO2、ZrTiO4などを使用することが可能であり、その屈折率に応じて求める光学特性が得られるように設計すればよい。
本実施形態の多層膜13の形成方法及び構成は次のようになっている。
まず、真空槽で1.0×10−3Paまで排気した後、第1層目にTa2O5を酸素ガス導入量1.0×10−2Pa、蒸着レート3Å/secで形成した。次に第2層目にMgF2を酸素ガス導入量5.0×10−3Pa、蒸着レート2.5Å/secで形成した。第3層目には再びTa2O5を形成、第4層目にはAl2O3を酸素ガス導入量5.0×10−3Pa、蒸着レート4Å/secで形成、第5層目にはTa2O5、第6層目にはAl2O3、第7層目にはTa2O5を形成した。以降第8層目から第19層目までMgF2、Al2O3、Ta2O5の順に繰り返し成膜して、第20層目にはMgF2を成膜し、多層膜13とした。
まず、真空槽で1.0×10−3Paまで排気した後、第1層目にTa2O5を酸素ガス導入量1.0×10−2Pa、蒸着レート3Å/secで形成した。次に第2層目にMgF2を酸素ガス導入量5.0×10−3Pa、蒸着レート2.5Å/secで形成した。第3層目には再びTa2O5を形成、第4層目にはAl2O3を酸素ガス導入量5.0×10−3Pa、蒸着レート4Å/secで形成、第5層目にはTa2O5、第6層目にはAl2O3、第7層目にはTa2O5を形成した。以降第8層目から第19層目までMgF2、Al2O3、Ta2O5の順に繰り返し成膜して、第20層目にはMgF2を成膜し、多層膜13とした。
前記したように、本実施形態では、第8層目から第10層目までが、反射光入射側から順に、屈折率が低い材料MgF2からなる低屈折率層、屈折率が中程度の材料Al2O3からなる中屈折率層、屈折率が高い材料Ta2O5からなる高屈折率層が積層された特定積層部となっており、同様に第11層目から第13層目まで、第14層目から第16層目まで、第17層目から第19層目までについてもそれぞれ特定積層部となっている。このように、第8層目から第19層目まではMgF2、Al2O3、Ta2O5の順に繰り返し成膜した複数の特定積層部となっており、低屈折率材料、中屈折率材料、高屈折率材料の順に繰り返し成膜することで反射率、透過率及び反射位相差の波長依存性並びに反射率、透過率及び反射位相差の入射角依存性を少なくできる多層膜13となっている。
ここで、膜面への入射角度を45°としてS偏光、P偏光の反射率及び反射位相差の波長依存性を測定したところ、S偏光、P偏光の反射率の波長依存性は図8のグラフのようになり、S偏光、P偏光の反射位相差の波長依存性は図9のグラフのようになった。
さらに、測定波長を685nmとしてS偏光、P偏光の反射率及び反射位相差の入射角依存性を測定し、S偏光、P偏光の反射率の入射角依存性の結果を図10のグラフに、S偏光、P偏光の反射位相差の入射角依存性の結果を図11のグラフに示した。
さらに、測定波長を685nmとしてS偏光、P偏光の反射率及び反射位相差の入射角依存性を測定し、S偏光、P偏光の反射率の入射角依存性の結果を図10のグラフに、S偏光、P偏光の反射位相差の入射角依存性の結果を図11のグラフに示した。
図8〜図11のグラフに示したように、横軸の入射角はプリズム接合面への入射角であり、この角度が45°±5.5°のとき、プリズムの垂直入射面への入射角は0°±9°となる。これらの特性グラフより、このビームスプリッタ10が反射率、透過率及び反射位相差の波長依存性並びに反射率、透過率及び反射位相差の入射角依存性が小さいビームスプリッタであることがわかる。
そして、このビームスプリッタを図1の光ピックアップ装置100に使用すれば、良好な記録再生特性が得られることとなる。
そして、このビームスプリッタを図1の光ピックアップ装置100に使用すれば、良好な記録再生特性が得られることとなる。
[第3の実施形態]
次に、本発明を適用した第3の実施形態について説明する。
なお、本実施形態では、ビームスプリッタの多層膜以外の構成は前記第1の実施形態と同様であるため、同様の構成については説明を省略する。
次に、本発明を適用した第3の実施形態について説明する。
なお、本実施形態では、ビームスプリッタの多層膜以外の構成は前記第1の実施形態と同様であるため、同様の構成については説明を省略する。
以下、第3の実施形態に係るビームスプリッタの多層膜について説明する。
本実施形態の多層膜13は、第1の実施形態と同様、反射光入射側プリズム12の斜面に設けられたコート膜であり、表3に示すような構成に形成されている。
本実施形態の多層膜13は、第1の実施形態と同様、反射光入射側プリズム12の斜面に設けられたコート膜であり、表3に示すような構成に形成されている。
本実施形態の多層膜13は、第1の実施形態と同様、レーザダイオード101の波長685nm、発射される有限光(発散光)の発散角±9°を利用するため、プリズムへの入射波長685±25nm、入射角度0±9°において、レーザダイオード101からの光が所定方向(フォトディテクタ108の方向)に出力される反射光のP偏光の反射率Rpが15%≦Rp≦25%、光磁気ディスク107により反射された光が所定方向(フォトディテクタ111の方向)に出力される反射光のP偏光の反射率R'pが15%≦R'p≦25%、光磁気ディスク107により反射された光が所定方向(フォトディテクタ111の方向)に出力される反射光のS偏光の反射率RsがRs≧90%となるように形成している。また、P偏光とS偏光の反射位相差Δが170°≦Δ≦190°となるように形成している。
また、本実施形態の多層膜13は第1の実施形態と同様、真空蒸着によって形成した。しかし、これに限るものではなく、スパッタ、CVDなど他の成膜方法で形成しても良い。本実施形態では、各層を構成する材料としては、低屈折率層を構成する低屈折率材料にSiO2、中屈折率層を構成する中屈折率材料にAl2O3、高屈折率層を構成する高屈折率材料にTiO2を使用した。この場合、圧縮応力を有するSiO2の層と、引張応力を有するAl2O3とTiO2の各層とを積層することで膜全体の応力を緩和することができ、膜剥がれやクラック等が生じ難く、耐環境性の良好な多層膜を作製することができる。これらの他にも、低屈折率材料としてMgF2、中屈折率材料としてY2O3、SiO、Si2O3、高屈折率材料としてTa2O5、ZrO2、Nb2O3、CeO2、CeF3、HfO2、ZrTiO4などを使用することが可能であり、その屈折率に応じて求める光学特性が得られるように設計すればよい。
本実施形態の多層膜13の形成方法及び構成は次のようになっている。
まず、真空槽で1.0×10−3Paまで排気した後、第1層目にTiO2を酸素ガス導入量5.0×10−3Pa、蒸着レート3Å/secで形成した。次に第2層目にSiO2を酸素ガス導入量1.0×10−2Pa、蒸着レート8Å/secで形成した。第3層目には再びTiO2を形成、第4層目にはAl2O3を酸素ガス導入量5.0×10−3Pa、蒸着レート4Å/secで形成した。以降第5層目から第16層目までSiO2、Al2O3、TiO2の順に繰り返し成膜して、第17層目にはSiO2、第18層目にはTiO2、第19層目にはAl2O3、第20層目にはSiO2、第21層目にはTiO2、第22層目にはSiO2を成膜し、多層膜13とした。
まず、真空槽で1.0×10−3Paまで排気した後、第1層目にTiO2を酸素ガス導入量5.0×10−3Pa、蒸着レート3Å/secで形成した。次に第2層目にSiO2を酸素ガス導入量1.0×10−2Pa、蒸着レート8Å/secで形成した。第3層目には再びTiO2を形成、第4層目にはAl2O3を酸素ガス導入量5.0×10−3Pa、蒸着レート4Å/secで形成した。以降第5層目から第16層目までSiO2、Al2O3、TiO2の順に繰り返し成膜して、第17層目にはSiO2、第18層目にはTiO2、第19層目にはAl2O3、第20層目にはSiO2、第21層目にはTiO2、第22層目にはSiO2を成膜し、多層膜13とした。
前記したように、本実施形態では、第5層目から第7層目までが、反射光入射側から順に、屈折率が低い材料SiO2からなる低屈折率層、屈折率が中程度の材料Al2O3からなる中屈折率層、屈折率が高い材料TiO2からなる高屈折率層が積層された特定積層部となっており、同様に第8層目から第10層目まで、第11層目から第13層目まで、第14層目から第16層目までについてもそれぞれ特定積層部となっている。このように、第5層目から第16層目まではSiO2、Al2O3、TiO2の順に繰り返し成膜した複数の特定積層部となっており、低屈折率材料、中屈折率材料、高屈折率材料の順に繰り返し成膜することで反射率、透過率及び反射位相差の波長依存性並びに反射率、透過率及び反射位相差の入射角依存性を少なくできる多層膜13となっている。
ここで、膜面への入射角度を45°としてS偏光、P偏光の反射率及び反射位相差の波長依存性を測定したところ、S偏光、P偏光の反射率の波長依存性は図12のグラフのようになり、S偏光、P偏光の反射位相差の波長依存性は図13のグラフのようになった。
さらに、測定波長を685nmとしてS偏光、P偏光の反射率及び反射位相差の入射角依存性を測定し、S偏光、P偏光の反射率の入射角依存性の結果を図14のグラフに、S偏光、P偏光の反射位相差の入射角依存性の結果を図15のグラフに示した。
さらに、測定波長を685nmとしてS偏光、P偏光の反射率及び反射位相差の入射角依存性を測定し、S偏光、P偏光の反射率の入射角依存性の結果を図14のグラフに、S偏光、P偏光の反射位相差の入射角依存性の結果を図15のグラフに示した。
図12〜図15のグラフに示したように、横軸の入射角はプリズム接合面への入射角であり、この角度が45°±5.5°のとき、プリズムの垂直入射面への入射角は0°±9°となる。これらの特性グラフより、このビームスプリッタ10が反射率、透過率及び反射位相差の波長依存性並びに反射率、透過率及び反射位相差の入射角依存性が小さいビームスプリッタであることがわかる。
そして、このビームスプリッタを図1の光ピックアップ装置100に使用すれば、良好な記録再生特性が得られることとなる。
そして、このビームスプリッタを図1の光ピックアップ装置100に使用すれば、良好な記録再生特性が得られることとなる。
[第4の実施形態]
次に、本発明を適用した第4の実施形態について説明する。
図3は、本発明を適用した第4の実施形態に係る光ピックアップ装置200を概略的に示した図である。
次に、本発明を適用した第4の実施形態について説明する。
図3は、本発明を適用した第4の実施形態に係る光ピックアップ装置200を概略的に示した図である。
本実施形態の光ピックアップ装置200は、光源としてのレーザダイオード201、回折板202、前記第1の実施形態と同様に光源光入射側プリズム11及び反射光入射側プリズム12等で構成されるビームスプリッタ10、コリメータレンズ204、レーザミラー205、対物レンズ206、情報記録媒体としての光磁気ディスク207、フォトディテクタ208、3ビームウォーラストンプリズム209、シリンドリカルレンズ210、偏光ビームスプリッタ211、フォトディテクタ212,213等を備えている。
以下、光磁気ディスク207に記録された情報を再生する場合について説明する。
以下、光磁気ディスク207に記録された情報を再生する場合について説明する。
レーザダイオード201から出射される直線偏光の電界の振動面は、ビームスプリッタ10の光源光入射側プリズム11の入射面と平行に設定されている。レーザダイオード201から出射された直線偏光は、回折板202を通過した後、ビームスプリッタ10によってその一部の反射光はパワーモニタ用のフォトディテクタ208に入射し、残りの透過光はコリメータレンズ204、レーザミラー205、対物レンズ206を経て光磁気ディスク207に集光される。
光磁気ディスク207で反射された光は磁化の向きによるカー回転を受け、振動面がわずかに回転され、再び対物レンズ206、レーザミラー205、コリメータレンズ204を経てビームスプリッタ10に入射する。レーザダイオード201からの入射光がP偏光であるのに対し、光磁気ディスクからの戻り光(反射光)はカー回転を受けているため、P偏光成分とS偏光成分に分けられ、ビームスプリッタ10によってそれぞれ一定光量が反射され、3ビームウォーラストンプリズム209、シリンドリカルレンズ210を通過して、偏光ビームスプリッタ211でP偏光成分、S偏光成分に分離され、それぞれフォトディテクタ212,213に入射する。なお、ビームスプリッタ10において、反射光入射側プリズム12より入射する光束の反射位相差は180°、波長板の透過位相差は180°(1/2波長板)に設定されており、P偏光とS偏光の差分検出ができる構成になっている。
なお、本実施形態のビームスプリッタについては、前記第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
なお、本実施形態のビームスプリッタについては、前記第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
[第5の実施形態]
次に、本発明を適用した第5の実施形態について説明する。
本実施形態の光ピックアップ装置は、第4の実施形態と光学素子の配置は同じであるが、ビームスプリッタ、波長板の位相差が異なっている。ビームスプリッタにおいて、反射光入射側プリズムより入射する光束の反射位相差は90°、波長板の透過位相差は90°(1/4波長板)に設定されており、P偏光とS偏光の差分検出ができる構成になっている。
次に、本発明を適用した第5の実施形態について説明する。
本実施形態の光ピックアップ装置は、第4の実施形態と光学素子の配置は同じであるが、ビームスプリッタ、波長板の位相差が異なっている。ビームスプリッタにおいて、反射光入射側プリズムより入射する光束の反射位相差は90°、波長板の透過位相差は90°(1/4波長板)に設定されており、P偏光とS偏光の差分検出ができる構成になっている。
以下、第5の実施形態に係るビームスプリッタの多層膜について説明する。
本実施形態の多層膜13は、第1の実施形態と同様、反射光入射側プリズム12の斜面に設けられたコート膜であり、表4に示すような構成に形成されている。
本実施形態の多層膜13は、第1の実施形態と同様、反射光入射側プリズム12の斜面に設けられたコート膜であり、表4に示すような構成に形成されている。
本実施形態の多層膜13は、レーザダイオード201の波長685nm、発射される有限光(発散光)の発散角±9°を利用するため、プリズムへの入射波長685±25nm、入射角度0±9°において、レーザダイオード101からの光が所定方向(フォトディテクタ108の方向)に出力される反射光のP偏光の反射率Rpが15%≦Rp≦25%、光磁気ディスク107により反射された光が所定方向(フォトディテクタ111の方向)に出力される反射光のP偏光の反射率R'pが15%≦R'p≦25%、光磁気ディスク107により反射された光が所定方向(フォトディテクタ111の方向)に出力される反射光のS偏光の反射率RsがRs≧90%となるように形成している。また、P偏光とS偏光の反射位相差Δが170°≦Δ≦190°となるように形成している。
また、本実施形態の多層膜13は第1の実施形態と同様、真空蒸着によって形成した。しかし、これに限るものではなく、スパッタ、CVDなど他の成膜方法で形成しても良い。本実施形態では、各層を構成する材料としては、低屈折率層を構成する低屈折率材料にMgF2、中屈折率層を構成する中屈折率材料にAl2O3、高屈折率層を構成する高屈折率材料にTiO2を使用した。この場合、MgF2とTiO2の屈折率差が0.88と大きいため、多層膜13を構成する層の数を少なくできるという利点がある。これらの他にも、低屈折率材料としてSiO2、中屈折率材料としてY2O3、SiO、Si2O3、高屈折率材料としてTa2O5、ZrO2、Nb2O3、CeO2、CeF3、HfO2、ZrTiO4などを使用することが可能であり、その屈折率に応じて求める光学特性が得られるように設計すればよい。
本実施形態の多層膜13の形成方法及び構成は次のようになっている。
まず、真空槽で1.0×10−3Paまで排気した後、第1層目にMgF2を酸素ガス導入量5.0×10−3Pa、蒸着レート2.5Å/secで形成した。次に第2層目にAl2O3を酸素ガス導入量5.0×10−3Pa、蒸着レート4Å/secで形成した。第3層目にはTiO2を酸素ガス導入量1.0×10−2Pa、蒸着レート3Å/secで形成した。以降第4層目から第15層目までMgF2、Al2O3、TiO2の順に繰り返し成膜して、第16層目にはMgF2を成膜し、多層膜13とした。
まず、真空槽で1.0×10−3Paまで排気した後、第1層目にMgF2を酸素ガス導入量5.0×10−3Pa、蒸着レート2.5Å/secで形成した。次に第2層目にAl2O3を酸素ガス導入量5.0×10−3Pa、蒸着レート4Å/secで形成した。第3層目にはTiO2を酸素ガス導入量1.0×10−2Pa、蒸着レート3Å/secで形成した。以降第4層目から第15層目までMgF2、Al2O3、TiO2の順に繰り返し成膜して、第16層目にはMgF2を成膜し、多層膜13とした。
前記したように、本実施形態では、第1層目から第3層目までが、反射光入射側から順に、屈折率が低い材料MgF2からなる低屈折率層、屈折率が中程度の材料Al2O3からなる中屈折率層、屈折率が高い材料TiO2からなる高屈折率層が積層された特定積層部となっており、同様に第4層目から第6層目まで、第7層目から第9層目まで、第10層目から第12層目まで、第13層目から第15層目までについてもそれぞれ特定積層部となっている。このように、第1層目から第15層目まではMgF2、Al2O3、TiO2の順に繰り返し成膜した複数の特定積層部となっており、低屈折率材料、中屈折率材料、高屈折率材料の順に繰り返し成膜することで反射率、透過率及び反射位相差の波長依存性並びに反射率、透過率及び反射位相差の入射角依存性を少なくできる多層膜13となっている。
ここで、膜面への入射角度を45°としてS偏光、P偏光の反射率及び反射位相差の波長依存性を測定したところ、S偏光、P偏光の反射率の波長依存性は図16のグラフのようになり、S偏光、P偏光の反射位相差の波長依存性は図17のグラフのようになった。
さらに、測定波長を685nmとしてS偏光、P偏光の反射率及び反射位相差の入射角依存性を測定し、S偏光、P偏光の反射率の入射角依存性の結果を図18のグラフに、S偏光、P偏光の反射位相差の入射角依存性の結果を図19のグラフに示した。
さらに、測定波長を685nmとしてS偏光、P偏光の反射率及び反射位相差の入射角依存性を測定し、S偏光、P偏光の反射率の入射角依存性の結果を図18のグラフに、S偏光、P偏光の反射位相差の入射角依存性の結果を図19のグラフに示した。
図16〜図19のグラフに示したように、横軸の入射角はプリズム接合面への入射角であり、この角度が45°±5.5°のとき、プリズムの垂直入射面への入射角は0°±9°となる。これらの特性グラフより、このビームスプリッタ10が反射率、透過率及び反射位相差の波長依存性並びに反射率、透過率及び反射位相差の入射角依存性が小さいビームスプリッタであることがわかる。
そして、このビームスプリッタを図3の光ピックアップ装置200に使用すれば、良好な記録再生特性が得られることとなる。
そして、このビームスプリッタを図3の光ピックアップ装置200に使用すれば、良好な記録再生特性が得られることとなる。
なお、使用波長に関し、前記した各実施形態では、λ=685nmのレーザを使用しているが、それ以外の波長のレーザを使用しても良い。使用波長に応じた膜厚を設定すればよく、例えばλ=405nmのレーザを使用する場合、前記各実施形態での各層の膜厚に0.59(405÷685=0.59)をかけた膜厚を積層すればよい。
また、前記各実施形態では1波長のみを使用した光ピックアップ装置の説明をしているが、複数の波長を使用する光ピックアップ装置にも光学系と膜設計を調整することで適宜応用可能である。
また、前記各実施形態では1波長のみを使用した光ピックアップ装置の説明をしているが、複数の波長を使用する光ピックアップ装置にも光学系と膜設計を調整することで適宜応用可能である。
以上のように、本発明の各実施形態のビームスプリッタによれば、光源からの光が入射する光源光入射側プリズムと、情報記録媒体により反射された光が入射する反射光入射側プリズムとを備え、光源光入射側プリズムと反射光入射側プリズムとの間に、反射光入射側から順に、低屈折率層、中屈折率層、高屈折率層が積層された特定積層部を複数有する多層膜を備えるため、ビームスプリッタの反射率、透過率及び反射位相差の波長依存性並びに反射率、透過率及び反射位相差の入射角依存性を小さくすることができる。
また、各実施形態では、情報記録媒体により反射された光が入射して所定方向に出力される反射光のS偏光の反射率RsがRs≧90%であり、光源からの光が入射して所定方向に出力される反射光のP偏光の反射率Rp及び情報記録媒体により反射された光が入射して所定方向に出力される反射光のP偏光の反射率R'pがそれぞれ、10%≦Rp≦40%、10%≦R'p≦40%であるため、適度な光量のP偏光を反射させることができ、大きな光量のS偏光を反射させることができる。
さらに、各実施形態では、低屈折率層にMgF2又はSiO2を主成分とする材料を使用し、中屈折率層にAl2O3、Y2O3、SiO、Si2O3のうちのいずれかを主成分とする材料を使用し、高屈折率層にTiO2、Ta2O5、ZrO2、Nb2O3、CeO2、CeF3、HfO2、ZrTiO4のうちのいずれかを主成分とする材料を使用しているため、具体的に、ビームスプリッタの反射率、透過率及び反射位相差の波長依存性並びに反射率、透過率及び反射位相差の入射角依存性を小さくできる構成とすることができる。
またさらに、第1の実施形態では、低屈折率層にMgF2を主成分とする材料を使用し、中屈折率層にAl2O3を主成分とする材料を使用し、高屈折率層にTiO2を主成分とする材料を使用しているため、低屈折率層と高屈折率層との屈折率差を大きくすることができる。具体的には、低屈折率層と高屈折率層とをそれぞれMgF2とTiO2とで構成した場合には、屈折率差を0.88と大きくすることができ、これにより、多層膜を構成する層の数を少なくできるという利点がある。
また、第2の実施形態では、低屈折率層にMgF2を主成分とする材料を使用し、中屈折率層にAl2O3を主成分とする材料を使用し、高屈折率層にTa2O5を主成分とする材料を使用しているため、引張応力を有するMgF2とAl2O3とを主成分とする各層と、圧縮応力を有するTa2O5を主成分とする層とを積層することで膜全体の応力を緩和することができ、膜剥がれやクラック等が生じ難く、耐環境性の良好な多層膜とすることができる。
さらに、第3の実施形態では、低屈折率層にSiO2を主成分とする材料を使用し、中屈折率層にAl2O3を主成分とする材料を使用し、高屈折率層にTiO2を主成分とする材料を使用しているため、圧縮応力を有するSiO2を主成分とする層と、引張応力を有するAl2O3とTiO2とを主成分とする各層とを積層することで膜全体の応力を緩和することができ、膜剥がれやクラック等が生じ難く、耐環境性の良好な多層膜とすることができる。
さらに、各実施形態では、光源光入射側プリズム、多層膜及び反射光入射側プリズムとの接合に使用する接着剤と、反射光入射側プリズムとの屈折率差が0.1以下であるため、2つのプリズムを接着剤で貼り合わせた際に、接着層の厚みが不均一になることで一定の接着層ウェッジ角が発生しても波面収差の劣化は少なくて済み、ビームスプリッタの良品率を向上させることができる。
またさらに、第1〜第4の実施形態では、S偏光とP偏光の反射位相差Δが−10°≦Δ≦10°又は170°≦Δ≦190°であるため、光磁気記録媒体でのカー回転角を正確に検出でき、良好な記録再生特性を得ることができる。
また、第5の実施形態では、S偏光とP偏光の反射位相差Δが80°≦Δ≦100°又は260°≦Δ≦280°であるため、光磁気記録媒体でのカー回転角を正確に検出でき、良好な記録再生特性を得ることができる。
さらに、本発明の各実施形態の光ピックアップ装置によれば、前記した実施形態のビームスプリッタを備えるため、良好な記録再生特性を得ることができる。
またさらに、第5の実施形態では、光ピックアップ装置が、前記した第5の実施形態のビームスプリッタと1/2波長板を備えるため、良好な記録再生特性を得ることができると共に、コストを抑えることができる。
また、光ピックアップ装置が、前記した実施形態のようなビームスプリッタと1/4波長板を備えると、良好な記録再生特性を得ることができると共に、コストを抑えることができる。
さらに、各実施形態では、ビームスプリッタに光源からの発散光が入射するようになっているため、良好な記録再生特性を得ることができると共に、光ピックアップ装置の小型化を行うことができる。
これたにより、各実施形態では、光ピックアップ装置を備えた機器を、良好な性能を有した上で小型化させることができる。
なお、本発明は、前記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
100 光ピックアップ装置
10 ビームスプリッタ
11 光源光入射側プリズム
12 反射光入射側プリズム
13 多層膜
14 接着層
14a UV硬化接着剤(接着剤)
10 ビームスプリッタ
11 光源光入射側プリズム
12 反射光入射側プリズム
13 多層膜
14 接着層
14a UV硬化接着剤(接着剤)
Claims (13)
- 光源からの光が入射する光源光入射側プリズムと、
情報記録媒体により反射された光が入射する反射光入射側プリズムと、
を備え、
前記光源光入射側プリズムと前記反射光入射側プリズムとの間に、
反射光入射側から順に、低屈折率層、中屈折率層、高屈折率層が積層された特定積層部を複数有する多層膜を備えることを特徴とするビームスプリッタ。 - 情報記録媒体により反射された光が入射して所定方向に出力される反射光のS偏光の反射率RsがRs≧90%であり、
光源からの光が入射して所定方向に出力される反射光のP偏光の反射率Rp及び情報記録媒体により反射された光が入射して所定方向に出力される反射光のP偏光の反射率R'pがそれぞれ、10%≦Rp≦40%、10%≦R'p≦40%であることを特徴とする請求項1に記載のビームスプリッタ。 - 前記低屈折率層にMgF2又はSiO2を主成分とする材料を使用し、
前記中屈折率層にAl2O3、Y2O3、SiO、Si2O3のうちのいずれかを主成分とする材料を使用し、
前記高屈折率層にTiO2、Ta2O5、ZrO2、Nb2O3、CeO2、CeF3、HfO2、ZrTiO4のうちのいずれかを主成分とする材料を使用していることを特徴とする請求項1又は2に記載のビームスプリッタ。 - 前記低屈折率層にMgF2を主成分とする材料を使用し、
前記中屈折率層にAl2O3を主成分とする材料を使用し、
前記高屈折率層にTiO2を主成分とする材料を使用していることを特徴とする請求項3に記載のビームスプリッタ。 - 前記低屈折率層にMgF2を主成分とする材料を使用し、
前記中屈折率層にAl2O3を主成分とする材料を使用し、
前記高屈折率層にTa2O5を主成分とする材料を使用していることを特徴とする請求項3に記載のビームスプリッタ。 - 前記低屈折率層にSiO2を主成分とする材料を使用し、
前記中屈折率層にAl2O3を主成分とする材料を使用し、
前記高屈折率層にTiO2を主成分とする材料を使用していることを特徴とする請求項3に記載のビームスプリッタ。 - 前記光源光入射側プリズム、前記多層膜及び前記反射光入射側プリズムとの接合に使用する接着剤と、前記反射光入射側プリズムとの屈折率差が0.1以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のビームスプリッタ。
- S偏光とP偏光の反射位相差Δが−10°≦Δ≦10°又は170°≦Δ≦190°であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のビームスプリッタ。
- S偏光とP偏光の反射位相差Δが80°≦Δ≦100°又は260°≦Δ≦280°であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のビームスプリッタ。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載のビームスプリッタを備えることを特徴とする光ピックアップ装置。
- 請求項8に記載のビームスプリッタと1/2波長板を備えることを特徴とする光ピックアップ装置。
- 請求項9に記載のビームスプリッタと1/4波長板を備えることを特徴とする光ピックアップ装置。
- 前記ビームスプリッタに光源からの発散光が入射するようになっていることを特徴とする請求項10〜12のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
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