JP2006293066A - 光学素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 2枚の透明基板11、12と、この透明基板11、12間に積層された2層の薄膜層13、14からなる光学素子であって、薄膜層13、14は、面内で固有の厚さ分布を有する第1薄膜13と、この第1薄膜13の厚さ分布を相補する固有の厚さ分布を有する第2薄膜14とが積層された構造を有する。
【選択図】 図1
Description
例えば、規格が異なるDVDとCDでは、その再生・記録に用いられるレーザ光の波長が異なるので、互換光ヘッド装置を小型化、軽量化するには、レンズ等の光学部品を、異なる波長のレーザ光に対して共通化して使用することにより、互換光ヘッド装置内部の部品点数を減らす必要がある。
その場合、光学部品のもつ波長依存性(色収差)により、良好な再生・記録特性を得ることが難しくなっている。さらに、半導体レーザの発振波長が温度により変動することから生じる波長依存性(色収差)も問題となっている。特に、次世代の青紫色半導体レーザを使った光ヘッド装置においては、その影響が大きい。
[第1の実施形態]
図1及び図2は、本発明の第1の実施形態に係る光学素子1を示すものであり、この光学素子1は、第1透明基板11と、第2透明基板12と、第1、第2透明基板11,12間に介装された薄膜層である第1樹脂(第1薄膜を構成)13及び第2樹脂(第2薄膜を構成)14とを備えている。
第2樹脂14は、第1樹脂13よりも屈折率の波長分散性が小さい樹脂により、第1樹脂13の上面に外部に露出しない高さまで均一に成膜する。また、第1樹脂13が形成されていない第1透明基板11の内面が露出した領域(第2領域)にも均一厚さに成膜している。なお、第2樹脂14には、熱硬化性樹脂を用いている。これにより、第1透明基板11の内面側全体には、第1樹脂13及び第2樹脂14が一定の均一厚さに成膜されている。
Δn1(ab)=|n1(a)−n1(b)|
=0.047
但し、n1(a);第1樹脂13での短波長光に対する屈折率
n1(b);第1樹脂13での長波長光に対する屈折率
・・・(1)
である。
一方、第2樹脂14は、波長660nmにおける屈折率と波長780nmにおける屈折率の差Δn2が0.007
Δn2(ab)=|n2(a)−n2(b)|
=0.007
但し、n2(a);第2樹脂13での短波長光に対する屈折率
n2(b);第2樹脂14での長波長光に対する屈折率
・・・(2)
である。
n1(a)=n2(a)
但し、n1(a);第1樹脂13での短波長光に対する屈折率
n2(a);第2樹脂14での短波長光に対する屈折率
・・・(3)
である。一方、他方の波長(780nm)の透過光に対しては、特定の屈折率差Δn12(b)
Δn12(b)=|n1(a)−n2(a)|
=|Δn1(b)−Δn2(b)|
・・・(4)
を有するように構成されている。
なお、本実施形態では、第1樹脂13に含まれる構成成分を調整することで、短波長660nmの光波に対する第1樹脂13の屈折率n1(a)と第2樹脂14の屈折率n2(a)とを一致させるとともに、長波長780nmの光波に対する第1樹脂13の屈折率n1(b)と第2樹脂14の屈折率n2(b)との差Δn12(b)を0.04に設定している。
次に、本発明の第2の実施形態に係る光学素子2について、図4〜図5を参照しながら説明する。なお、本実施形態において、第1の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
本実施形態の光学素子2は、第1の実施形態と異なり、第1樹脂23が、中央部寄りが低く周辺部寄りが高い略扇形状の固有パターンを有している。即ち、光学素子2は、一定(X)方向について、周縁部から中央部に向けて3段の段部(以下、上段を第3領域、中段を第4領域、下段を第5領域とよぶ)を形成しており、左右(Y軸を中心にしてその両側)線対称に形成されている。即ち、この第1樹脂23は、左右両縁部側を中心とした円弧状の段部を左右にそれぞれ有する略扇形状に形成されている。一方、第2樹脂24は、第1樹脂23の凹凸を補完する状態に成膜している。また、第1樹脂23が形成されていない第1透明基板11の内面が露出した領域(第2樹脂23のみ形成された略鼓形状の領域。以下、これを第6領域とよぶ)にも、第1樹脂23を均一厚さに成膜している。これにより、第1透明基板11の内面側の全面が平坦形状を呈する。また、本実施形態でも、第1、第2透明基板11、12の外面に、図示外の反射防止膜を形成している。
また、780nmの光波が本素子1を透過する際、第3領域〜第5領域と第6領域とを透過する光波の間に発生する位相差は、第1樹脂23の厚さを変えることで、その値を容易に変更できる。
次に、本発明の第3の実施形態に係る光学素子3について、図6〜図8を参照しながら説明する。なお、本実施形態において、第1の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
本実施形態の光学素子3は、第1、第2の実施形態と異なり、第1、第2の透明基板11、12の間に、第1樹脂33、第2樹脂34が積層されている。
なお、本実施形態でも、第1、第2透明基板11、12の外面には、図示外の反射防止膜を成膜している。
また、本実施形態については、特に、図6に示す構成のものに限定されるものではなく、例えば図9に示すパターンと図10に示す断面構造を有する光学素子30であっても構わない。この場合にも、互換光ヘッド装置において、660nm帯の光波には作用せず、780nm帯の光波のみに作用するレンズとして用いることができる。
本実施例は、図1に示すパターンと図2に示す構造を有する第1実施形態の光学素子1の具体例であり、以下のように作製する。
まず、ガラス製の第1透明基板11の空気側の表面に、真空蒸着を用いて反射防止膜を成膜する。次に、この第1透明基板11に、屈折率の波長分散が大きい第1樹脂13を、スピンコート法を用いて、1.1μmの厚さに塗布する。この第1樹脂13は、紫外線硬化性を有するものであり、塗布した後の第1樹脂13に均一に紫外線を照射して硬化させ、残留する溶媒を過熱し蒸発させる。また、この第1樹脂13は、互換光ヘッド装置を用いて光記録媒体を再生・記録する際に使用する長短2種類の固有波長の光波に対して、短波長(本例では660nm)の透過光における屈折率と長波長(本例では780nm)の透過光における屈折率の差が0.047である。
特に、本実施例の光学素子は、波長660nm帯の光波と波長780nm帯の光波を用いて、光記録媒体を再生・記録する互換光ヘッド装置において、この互換光ヘッド装置の一部を構成するレンズやプリズム等の光学部材が有する波長依存性から生じる波面の相違、特に非点収差を相殺するために用いることができる。
また、本実施例における光学素子の平面パターンは、図3に示すパターンであっても良い。この場合、前記互換光ヘッド装置において、対物レンズが図の上下方向に稼動するとき、その対物レンズの稼動方向と素子の図面上下方向を揃えることで、対物レンズの稼動による影響を小さくできる。
本実施例は、図4に示すパターンと図5に示す構造を有する第2の実施形態の光学素子2の具体例であり、以下のように作製する。
まず、ガラス製の第1透明基板11の空気側の表面に、真空蒸着を用いて反射防止膜を成膜する。次に、この第1透明基板11に、屈折率の波長分散が大きい第1樹脂23を、スピンコート法を用いて、3.3μmの厚さに塗布する。第1樹脂23は、第1の実施形態と同様に紫外線硬化性樹脂であり、塗布後の第1樹脂23に紫外線を均一に照射して硬化させ、その後、残留する溶媒を過熱し蒸発させる。また、第1樹脂23の短波長(本実施例でも660nm)の光波に対する屈折率と長波長(本実施例でも780nm)の光波に対する屈折率の差は0.047である。
続いて、第1樹脂23より屈折率の波長分散性が小さい熱硬化性を有する第2樹脂24を、第1樹脂23の凹部に充填し、さらにその上からガラス製の第2透明基板12を積層して熱硬化させる。また、この第2透明基板12の空気側の表面には、真空蒸着を用いて成膜した反射防止膜が施されている。
なお、本実施例では、実施例1と同様に、第2樹脂24は、波長660nmの光波に対する屈折率と波長780nmの光波に対する屈折率との差が0.007である。また、第1樹脂23に含まれる成分を調整することで、波長660nmの光波に対する第1樹脂23の屈折率と第2樹脂24の屈折率とを一致させるとともに、波長780nmの光波に対する第1樹脂23の屈折率と第2樹脂24の屈折率との差を0.04にする。
特に、本実施例の光学素子は、波長660nm帯の光波と波長780nm帯の光波を用いて光記録媒体を再生・記録する互換光ヘッド装置において、この互換光ヘッド装置の一部を構成するレンズやプリズム等の光学部材が有する波長依存性に起因して生じる波面の相違、特に非点収差を相殺するために、用いることができる。換言すれば、実施例1の光学素子に比べより正確に非点収差を相殺できる。
本実施例は、図6に示す平面パターンを有し、A−Aから見た素子断面は図7に示す構造を持ち、図6のB−B断面から見た素子断面が図8に示す構造を持つ第3の実施形態の光学素子に具体例であり、以下のように作製する。
まず、ガラス製の第1透明基板11の空気側の表面に、真空蒸着法を用いて反射防止膜を成膜する。次に、ガラス製の第1透明基板11に、屈折率の波長分散が大きい第1樹脂33を、スピンコート法を用いて、3.3μmの厚さになるように塗布する。第1樹脂33は、紫外線硬化性であり、塗布した第1樹脂33に均一に紫外線を照射して硬化させ、残留する溶媒を過熱して蒸発させる。また、第1樹脂33の波長660nmにおける屈折率と波長780nmにおける屈折率の差は0.047である。
続いて、前記第1透明基板11と第2透明基板12の加工面を向かい合わせ、その間に屈折率の波長分散の小さな熱硬化性の第2樹脂34を充填し、積層して熱硬化させ、前記第1透明基板11と第2透明基板12を固着する。
こうして作製される本実施例の光学素子において、波長780nmの光波が本素子を透過する際、領域7から13の間で位相差をもたせることができる。また、波長660nmの光波に対しては、各領域を透過する光波の間に位相差は発生しない。すなわち、波長780nmの光波は、図6に示す平面パターンにしたがった波面を作り出すことができ、波長660nmの光波を変えない。
11 第1透明基板
12 第2透明基板
13、23、33、35 第1樹脂(第1薄膜を構成)
14、24、34、36 第2樹脂(第2薄膜を構成)
Claims (3)
- 少なくとも1枚の透明基板と、この透明基板上に積層された2層以上の薄膜層とからなる光学素子であって、
前記薄膜層は、光学的に固有の厚さ分布を有する第1薄膜と、この第1薄膜の厚さ分布を光学的に相補する固有の厚さ分布を有する第2薄膜とを積層または交互に複数層積層した構造を有することを特徴とする光学素子。 - 前記薄膜層は、屈折率の波長依存性が大きい樹脂からなる第1薄膜と、前記第1樹脂よりも屈折率の波長依存性が小さい樹脂または無機物からなる第2薄膜とを積層または交互に複数層積層している請求項1に記載の光学素子。
- 前記第1薄膜と前記第2薄膜は、前記薄膜層を透過する長短2種類の波長の光波のうち前記短い波長の光波に対してはともに同じ屈折率を有するとともに、前記長い波長の光波に対しては一定の屈折率差を有する請求項2に記載の光学素子。
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