JP2008152069A

JP2008152069A - 反射防止膜

Info

Publication number: JP2008152069A
Application number: JP2006340758A
Authority: JP
Inventors: Koji Ikegami; 耕司池上; Toshimasa Kanai; 敏正金井
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2006-12-19
Publication date: 2008-07-03

Abstract

【課題】収差補正素子等の光学素子の反射防止膜に適切な改良を加えることにより、多少の膜厚のばらつきがあっても、反射防止膜の反射色が変化し難い信頼性の高い光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】本発明の反射防止膜は、光ピックアップ装置の構成要素である収差補正素子に設けられ、６５８ｎｍ及び７８０ｎｍでの光ビームの反射率が３％以下である反射防止膜であって、波長が４０５ｎｍでの光ビームの反射率が７〜２０％である。
【選択図】図２

Description

本発明は、反射防止膜に係り、詳しくは、複数種の光ディスクに対して互換性のある光ピックアップ装置の収差補正素子等の光学素子に設けられる反射防止膜の改良技術に関する。

周知のように、光学的に情報記録または情報再生が行なわれる情報記録媒体としては、ＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）やＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）等の光ディスクが、小型且つ大容量で利便性を有する観点から注目されている。そして、近年においては、これらの種類の異なる光ディスクを一台で使用することが可能な互換性を有する光ピックアップ装置（光学式情報記録再生装置）が開発されるに至っている。

この場合、ＤＶＤは、ＣＤの約７倍の情報の高密度化を確保したものであるが、このように光ディスクの高密度化を確保するには、光ピックアップ装置に備えられている対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくすることや、短波長の光ビームを用いることにより、照射径の小さな光ビームを光ディスクに照射することが必要となる。

しかしながら、上記のように対物レンズのＮＡを大きくしたり、短波長の光ビームを用いる手法では、光ディスクによる光ビームへの収差の影響が大きくなり、記録や再生の精度を向上させることが困難となる。そこで、下記の特許文献１や特許文献２によれば、このような収差の影響を低減するため、収差補正素子（特許文献１では光学素子と称されている）を使用することが開示されている。
特開２００１−１００１７４号公報特開２０００−２９２７５５号公報

ところで、上述の特許文献１、２に開示された何れの収差補正素子にも、光ビームの反射による光源への戻り光を低減することや、ロスなく光ビームを透過させることを目的として、反射防止膜が設けられている。

従来の反射防止膜は、物理蒸着法、スパッタ法等の成膜方法によって形成されるが、多少の膜厚のばらつきが生じ、その結果、膜特性（ＣＤで使用される波長７８０ｎｍの光ビームやＤＶＤで使用される波長６５８ｎｍの光ビームの反射率）は問題にはならないが、膜の反射色にばらつきが生じ、製品の安定性への不安を感じさせることがあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、収差補正素子等の光学素子の反射防止膜に適切な改良を加えることにより、多少の膜厚のばらつきがあっても、反射防止膜の反射色が変化し難い信頼性の高い光ピックアップ装置を提供することを技術的課題とする。

本発明者は、ＣＤで使用される波長７８０ｎｍの光ビームやＤＶＤで使用される波長６５８ｎｍの光ビームの反射率は３％以下に維持しつつ、反射防止膜の４００ｎｍ付近の反射率が７〜２０％になるような膜構成にすることによって、反射防止膜の反射色を安定化できることを見出した。

即ち上記技術的課題を解決するために創案された本発明の反射防止膜は、光ピックアップ装置の構成要素である収差補正素子に設けられる反射防止膜であって、波長６５８ｎｍ及び波長７８０ｎｍでの光ビームの反射率が３％以下であり、波長４０５ｎｍでの光ビームの反射率が７〜２０％であることに特徴づけられる。

即ち、本発明は、波長が４０５ｎｍでの光ビームの反射率が７〜２０％であるため、膜厚が多少変化しても、この反射率の範囲内であれば、反射色が緑色を呈しその緑色が変化し難い。つまり、波長が４０５ｎｍでの光ビームの反射率が７％よりも低いあるいは２０％よりも高いと、少しの膜厚の変化によって反射色の色調が変化するからである。波長が４０５ｎｍでの光ビームの反射率の好ましい範囲は８〜１５％である。

また収差補正素子に設けられる反射防止膜の特性を適切なものとすれば、当該収差補正素子における特定複数の波長での光ビームの透過特性が優れたものになり、上記の構成によれば、ＣＤ及びＤＶＤでそれぞれ使用される波長７８０ｎｍ及び６５８ｎｍでの光ビームの反射率がいずれも３％以下となる反射防止膜が提供されることから、上記二種の光ディスクに対して的確な互換性を有し且つ信頼性に優れた収差補正素子ひいては光ピックアップ装置を得ることが可能となる。詳述すると、上記二つの波長のうち少なくとも何れかの波長での光ビームの反射率が仮に３％を超える反射防止膜を収差補正素子に設けたならば、そのうち一つの波長での光ビームの反射に起因する光源への戻り光を適切に低減できなくなり、或いはロスを生じることなくその光ビームを透過させることが困難となるおそれがある。従って、上記の反射率がいずれも３％以下であれば、このような不具合は生じ難くなる。この事を勘案すれば、波長７８０ｎｍ及び６５８ｎｍでの光ビームの反射率は全て１％以下、更には全て０．５％以下であることがより好ましい。

また、上記技術的課題を解決するために創案された本発明に係る反射防止膜は、波長領域が、６４０〜６８０ｎｍ及び７６０〜８００ｎｍでの光ビームの反射率が３％以下であり、波長４０５ｎｍでの光ビームの反射率が７〜２０％であることに特徴づけられる。

このような構成によれば、上記と同様の作用効果が得られることに加えて、光源の波長のバラツキや光ディスクからの反射光の波長シフトがあっても、当該収差補正素子としては、不当なロスを生じることなく好適に光ビームを透過させることが可能となる。この事を勘案すれば、上記二つの波長領域での光ビームの反射率は、全て１％以下であることがより好ましい。

上記した特性を備えた第１の反射防止膜は、収差補正素子の基体上に少なくとも４つの層が形成され、この４つの層は、前記基体側から順に、屈折率ｎｄが２．０以上で且つ幾何学的厚みが１０〜５０ｎｍの第１の層と、屈折率ｎｄが１．５以下で且つ幾何学的厚みが１０〜５０ｎｍの第２の層と、屈折率ｎｄが２．０以上で且つ幾何学的厚みが５０〜２００ｎｍの第３の層と、ＳｉＯ₂またはＡｌ₂Ｏ₃もしくはＳｉＯＮを含み且つ幾何学的厚みが５０〜２００ｎｍの第４の層とを備えている。

また上記した特性を備えた第２の反射防止膜は、収差補正素子の基体上に少なくとも６つの層が形成され、この６つの層は、前記基体側から順に、屈折率ｎｄが２．０以上で且つ幾何学的厚みが１０〜５０ｎｍの第１の層と、屈折率ｎｄが１．５以下で且つ幾何学的厚みが１０〜５０ｎｍの第２の層と、屈折率ｎｄが２．０以上で且つ幾何学的厚みが１０〜５０ｎｍの第３の層と、屈折率ｎｄが１．５以下で且つ幾何学的厚みが１〜２０ｎｍの第４の層と、屈折率ｎｄが２．０以上で且つ幾何学的厚みが５０〜２００ｎｍの第５の層と、ＳｉＯ₂またはＡｌ₂Ｏ₃もしくはＳｉＯＮを含み且つ幾何学的厚みが５０〜２００ｎｍの第６の層とを備えている。

また上記した特性を備えた第３の反射防止膜は、収差補正素子の基体上に少なくとも８つの層が形成され、この８つの層は、前記基体側から順に、屈折率ｎｄが２．０以上で且つ幾何学的厚みが５〜５０ｎｍの第１の層と、屈折率ｎｄが１．５以下で且つ幾何学的厚みが１０〜１００ｎｍの第２の層と、屈折率ｎｄが２．０以上で且つ幾何学的厚みが１０〜５０ｎｍの第３の層と、屈折率ｎｄが１．５以下で且つ幾何学的厚みが５０〜１００ｎｍの第４の層と、屈折率ｎｄが２．０以上で且つ幾何学的厚みが２０〜１００ｎｍの第５の層と、屈折率ｎｄが１．５以下で且つ幾何学的厚みが１０〜５０ｎｍの第６の層と、屈折率ｎｄが２．０以上で且つ幾何学的厚みが５０〜２００ｎｍの第７の層とＳｉＯ₂またはＡｌ₂Ｏ₃もしくはＳｉＯＮを含み且つ幾何学的厚みが５０〜２００ｎｍの第８の層とを備えている。

ここで、上記の「幾何学的厚み」とは、λ／４等の光学的厚みと区別されるものであり、波長に依存しない厚みである。また、上記の「ＳｉＯ₂またはＡｌ₂Ｏ₃もしくはＳｉＯＮを含み」とは、それらの物質が主たる成分として含まれていることを意味する。

そして、上記のように４つの層、６つの層あるいは８つの層を形成すれば、従来の単層の場合と比較して、反射率特性が好適に変化し、既に述べたように、波長が、４０５ｎｍでの光ビームの反射率が７〜２０％（好ましくは８〜１５％）、６５８ｎｍ及び７８０ｎｍでの光ビームの反射率が３％以下（好ましくは１％以下、より好ましくは０．５％以下）の反射防止膜を得ることができる。従って、これらに対応する構成について既に述べた事項と同様の作用効果を得ることができる。

この場合、上述した反射率を示す反射防止膜を得るという要請に応じるには、以下に示すような構成とすることもできる。

即ち、前記基体上に前記第１〜第８の層に加えて、前記基体と前記第１の層との間に、屈折率ｎｄが１．５以下で且つ幾何学的厚みが１０〜１５０ｎｍの第１の内層を備えるようにする。

以上の構成において、前記屈折率ｎｄが２．０以上の層は、ＴｉＯ₂またはＮｂ₂Ｏ₅を含む層であり、前記屈折率ｎｄが１．５以下の層は、ＳｉＯ₂、ＭｇＦ及びＣａＦから選ばれた層であることが好ましい。

また、以上の第１の反射防止膜の構成においては前記第４の層を、第２の反射防止膜の構成においては前記第６の層を、第３の反射防止膜の構成においては第８の層を最外層とすることができる。このようにした場合に、最外層が、特に既述のＳｉＯ₂を含むものであれば、保護膜としての役目を果たすことができ、耐アルカリ性、耐溶剤性、耐ＮａＣｌ性、及び耐湿性に優れた反射防止膜を得ることが可能となる。

また上記した構成において、波長領域３００〜４００ｎｍにおける平均反射率が２０％以上であることが好ましい。このようにすれば、特に液晶素子を用いた収差補正素子においては、液晶を劣化させる紫外線を抑制できる。

更に、以上の各層は、スパッタ膜として形成することができ、そのようにした場合には、耐摩耗性や付着性（または密着性）に優れた反射防止膜を得ることが可能となる。

そして、以上の反射防止膜は、良好な特性を得る上で、収差補正素子の表裏両面に設けることが好ましい。

この場合において、以上の反射防止膜は、光ピックアップ装置の収差補正素子に代えて、他の光学素子に使用することもできる。すなわち、波長が６５８ｎｍ及び７８０ｎｍでの光ビームの反射率、または、波長領域が６４０〜６８０ｎｍ及び７６０〜８００ｎｍでの光ビームの反射率が、上述のように小さな値を示すことが要求される光学素子であれば、収差補正素子に限らず、他の光学素子に以上の反射防止膜を設けるようにしてもよい。

また、以上の反射防止膜をガラス板（例えば光学素子の全部又は一部として使用されるガラス板の表面）に設けて、ガラス物品として提供することもできる。

以上のように本発明に係る反射防止膜によれば、膜厚が多少変化しても、反射色が緑色を呈しその緑色が変化し難いため、反射色にばらつきが生じにくく、製品の安定性への不安を感じにくい。またＣＤ及びＤＶＤでそれぞれ使用される二つの波長または二つの波長領域での光ビームの反射率が適切に小さくされることから、上記三種の光ディスクに対して的確な互換性を有し且つ信頼性に優れた光学素子ひいては光ピックアップ装置を得ることが可能となり、利便性の向上を図る上で極めて有利となる。加えて、この反射防止膜が設けられた光学素子は、上記二つの波長の光ビームが反射することによる光源への戻り光を適切に低減でき、しかも不当なロスを生じることなくそれらの光ビームを良好に透過させることが可能となり、高品質の光学的特性が得られる。

以下、本発明の実施形態を添付図面及び表を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る反射防止膜が設けられた収差補正素子を構成要素とする光ピックアップ装置の一例を示す概略図である。表１は、実施例１〜４、表２は実施例５〜７の反射防止膜の反射率曲線を示す。

図１に示すように、この光ピックアップ装置１は、半導体レーザ２、ビームスプリッタ３、倍率変換機構４、ミラー５、収差補正素子（液晶素子）６、ＮＡ制御素子７、１／４波長板８、対物レンズ９、及び光検出器１０から概略構成されている。そして、半導体レーザ２から照射された光ビームＬは、ビームスプリッタ３を透過した後、倍率変換機構４で平行光線とされ、更に収差補正素子６などを透過して、対物レンズ９により光ディスクＤの記録面に集光される。また、光ディスクＤの記録面で反射した光ビームＬは、ビームスプリッタ３に再度入射した後、光路を屈曲させて光検出器１０に導かれ、所定の検出が行なわれる。

この場合、光ビームＬは、収差補正素子６を透過することにより、球面収差などが補正されるが、この収差補正素子６の表裏両面または片面には、それぞれ以下に示すような反射防止膜が設けられている。

即ち、実施例１〜７として、表１、２に記載した４層〜８層の反射防止膜が、収差補正素子６の基体（例えば当該素子６の表裏に配置されるガラス基材）の片面（光ビームが入射する側の面）に、スパッタ法により形成される。詳述すると、この４層〜８層の反射防止膜は、基体側から順に、表１、２に記載の通り構成されている。この場合、ＴｉＯ₂の屈折率ｎｄは、２．３２であり、ＳｉＯ₂の屈折率ｎｄは、１．４７であり、Ｎｂ₂Ｏ₅の屈折率ｎｄは、２．２０である。

図２〜図８は、本発明者等が、ホウケイ酸塩ガラス基板（屈折率ｎｄが１．５２）上に、実施例１〜７の反射防止膜をスパッタ法により形成し、その反射防止膜の反射率を測定することにより得られた反射率曲線を示すグラフである。そして、これらのグラフから得られた波長４０５ｎｍ、波長６５８ｎｍ及び波長７８０ｎｍでの光ビームの反射率並びに波長領域３００〜４００ｎｍでの光ビームの平均反射率は表１、２に示してある。

上記の図２〜図８に示す各反射防止膜の各反射率曲線によれば、光ディスクＤとしてＣＤ及びＤＶＤでそれぞれ使用される波長７８０ｎｍ及び６５８ｎｍでの光ビームの反射率がいずれも３％以下（実験値では０．２５％以下）となり、波長４０５ｎｍでの光ビームの反射率が７〜２０％となっており、いずれも緑色の反射色が得られた。しかも、波長領域が、６４０〜６８０ｎｍ及び７６０〜８００ｎｍでの光ビームの反射率も全て３％以下（実験値では０．８％以下）となっている。従って、これらの反射防止膜が表裏両面に形成された収差補正素子６は、上記二種の光ディスクに対して的確な互換性を有するものとなることが伺える。

なお、上記実施形態では、本発明に係る反射防止膜を、光ピックアップ装置の収差補正素子に設けるようにしたが、波長が、６５８ｎｍ及び７８０ｎｍでの光ビームの反射率、または、波長領域が、６４０〜６８０ｎｍ及び７６０〜８００ｎｍでの光ビームの反射率が、上述のように小さな値を示すことが要求される光学素子であれば、他の光学素子に、本発明に係る反射防止膜を設けるようにしてもよい。

本発明に係る反射防止膜は、ＣＤ、ＤＶＤの互換性のある収差補正素子（例えばホログラム素子）に使用可能である、また、これと同様の作用効果を奏することが要求されるガラス物品にも使用可能である。

本発明の実施形態に係る反射防止膜が設けられた収差補正素子を構成要素とする光ピックアップ装置の一例を示す概略図である。本発明の実施例１に係る反射防止膜の特性を示すグラフである。本発明の実施例２に係る反射防止膜の特性を示すグラフである。本発明の実施例３に係る反射防止膜の特性を示すグラフである。本発明の実施例４に係る反射防止膜の特性を示すグラフである。本発明の実施例５に係る反射防止膜の特性を示すグラフである。本発明の実施例６に係る反射防止膜の特性を示すグラフである。本発明の実施例７に係る反射防止膜の特性を示すグラフである。

符号の説明

１光ピックアップ装置
２半導体レーザ
３ビームスプリッタ
４倍率変換機構
５ミラー
６収差補正素子（光学素子）
７ＮＡ制御素子
８１／４波長板
９対物レンズ
１０光検出器

Claims

光ピックアップ装置の構成要素である収差補正素子に設けられる反射防止膜であって、波長６５８ｎｍ及び波長７８０ｎｍでの光ビームの反射率が３％以下であり、波長４０５ｎｍでの光ビームの反射率が７〜２０％であることを特徴とする反射防止膜。
光ピックアップ装置の構成要素である収差補正素子に設けられる反射防止膜であって、波長領域が、６４０〜６８０ｎｍ及び７６０〜８００ｎｍでの光ビームの反射率が３％以下であり、波長４０５ｎｍでの光ビームの反射率が７〜２０％であることを特徴とする反射防止膜。
前記収差補正素子の基体上に少なくとも４つの層が形成され、この４つの層は、前記基体側から順に、屈折率ｎｄが２．０以上で且つ幾何学的厚みが１０〜５０ｎｍの第１の層と、屈折率ｎｄが１．５以下で且つ幾何学的厚みが１０〜５０ｎｍの第２の層と、屈折率ｎｄが２．０以上で且つ幾何学的厚みが５０〜２００ｎｍの第３の層と、ＳｉＯ₂またはＡｌ₂Ｏ₃もしくはＳｉＯＮを含み且つ幾何学的厚みが５０〜２００ｎｍの第４の層とを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の反射防止膜。
前記収差補正素子の基体上に少なくとも６つの層が形成され、この６つの層は、前記基体側から順に、屈折率ｎｄが２．０以上で且つ幾何学的厚みが１０〜５０ｎｍの第１の層と、屈折率ｎｄが１．５以下で且つ幾何学的厚みが１０〜５０ｎｍの第２の層と、屈折率ｎｄが２．０以上で且つ幾何学的厚みが１０〜５０ｎｍの第３の層と、屈折率ｎｄが１．５以下で且つ幾何学的厚みが１〜２０ｎｍの第４の層と、屈折率ｎｄが２．０以上で且つ幾何学的厚みが５０〜２００ｎｍの第５の層と、ＳｉＯ₂またはＡｌ₂Ｏ₃もしくはＳｉＯＮを含み且つ幾何学的厚みが５０〜２００ｎｍの第６の層とを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の反射防止膜。
前記収差補正素子の基体上に少なくとも８つの層が形成され、この８つの層は、前記基体側から順に、屈折率ｎｄが２．０以上で且つ幾何学的厚みが５〜５０ｎｍの第１の層と、屈折率ｎｄが１．５以下で且つ幾何学的厚みが１０〜１００ｎｍの第２の層と、屈折率ｎｄが２．０以上で且つ幾何学的厚みが１０〜５０ｎｍの第３の層と、屈折率ｎｄが１．５以下で且つ幾何学的厚みが５０〜１００ｎｍの第４の層と、屈折率ｎｄが２．０以上で且つ幾何学的厚みが２０〜１００ｎｍの第５の層と、屈折率ｎｄが１．５以下で且つ幾何学的厚みが１０〜５０ｎｍの第６の層と、屈折率ｎｄが２．０以上で且つ幾何学的厚みが５０〜２００ｎｍの第７の層とＳｉＯ₂またはＡｌ₂Ｏ₃もしくはＳｉＯＮを含み且つ幾何学的厚みが５０〜２００ｎｍの第８の層とを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の反射防止膜。
前記基体と前記第１の層との間に、屈折率ｎｄが１．５以下で且つ幾何学的厚みが１０〜１５０ｎｍの第１の内層を備えていることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の反射防止膜。
前記屈折率ｎｄが２．０以上の層は、ＴｉＯ₂またはＮｂ₂Ｏ₅を含む層であり、前記屈折率ｎｄが１．５以下の層は、ＳｉＯ₂、ＭｇＦ及びＣａＦから選ばれた層であることを特徴とする請求項３〜６の何れかに記載の反射防止膜。
波長領域３００〜４００ｎｍにおける平均反射率が２０％以上である請求項１〜７の何れかに記載の反射防止膜。
前記収差補正素子の表裏両面に設けられていることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の反射防止膜。
請求項１〜９の何れかに記載の反射防止膜が、収差補正素子に代えて、他の光学素子に設けられていることを特徴とする反射防止膜。
請求項１〜１０の何れかに記載の反射防止膜が、ガラス板に設けられてなることを特徴とするガラス物品。