JP2009217874A - プリズム及びピックアップ光学系 - Google Patents

Abstract

【課題】位相段差や光軸のずれを生じさせずに、所定波長域の光の径を選択的に制限するプリズムを提供する。
【解決手段】開口制限プリズム３０は、ガラス等の透明な材料からなる基材５１と、基材５１の斜面に設けられた反射膜５２と、開口５４が設けられた赤外光を吸収する吸収膜５３とから構成される。反射膜５２は、開口５４により露呈された開口エリア５６で青紫光、赤色光、赤外光を反射し、吸収膜５３に覆われた赤外光吸収エリア５７では青紫光及び赤色光を反射するが赤外光を透過する。開口制限プリズム３０に入射した青紫光及び赤色光は、反射膜５２の層内で反射されることで、入射位置によらず全てが同じ位相で反射される。開口制限プリズム３０に入射した赤外光は、開口エリア５６でのみ反射されることで、開口制限プリズム３０から出射するときには開口５４の大きさに応じたビーム径となって出射する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスクからの情報の読み取りや書き込みをするために、光ディスクの種類に応じて定められた波長の光を照射するピックアップ光学系に用いるプリズムに関し、さらに詳しくは、複数種類の光ディスクの読み書きに共通して用いられるピックアップ光学系及びこれに用いるプリズムに関する。

コンピュータや電化製品等で使用される種々のデジタルデータを記録する不揮発性の記録媒体としては、例えば、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気テープ等の磁気を利用した記録媒体や、光と磁気により情報を記録する光磁気ディスク（ＭＯ）が知られている。また、光により情報の記録や読み出しを行うコンパクトディスク（ＣＤ）やＤＶＤ等の光ディスクは、安価で扱いやすく記憶容量も多いことから広く用いられている。

光ディスクは、規格により定められた所定波長の光を用いて情報の記録、読み出しを行う。また、光ディスクは、読み書きに用いる光の波長で記録密度が決まり、記録面の面積が同じならば波長の短い光によって記録するほど記憶容量が大きくなる。例えば、直径１２ｃｍのＣＤでは、波長７８０ｎｍの赤外光が用いられ、記憶容量は６５０ＭＢとなっている。また、例えば、ＤＶＤは、直径１２ｃｍのディスクで、波長６５０ｎｍの赤色光が用いられ、記憶容量は１面で４．７ＧＢ以上に昇る。

さらに、近年では、波長４０５ｎｍの青紫光を発するレーザーダイオード（ＬＤ）を用いて、単位面積当たりの記憶容量がさらに大きいＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（ＢＤ）やＨＤ−ＤＶＤといった新たな光ディスクが開発されている。

既にＣＤやＤＶＤが広く普及していることから、今後の普及が見込まれるＢＤ用やＨＤ−ＤＶＤ用の光学ドライブは、ＣＤやＤＶＤといった旧来の光ディスクの読み書きをも行うことができるようにすることが望まれる。

複数種類の光ディスクを１台の光学ドライブで読み書きするためには、各規格のＬＤから光ディスクへレーザー光を導くピックアップ光学系を、各光ディスクの規格に応じて個々に設けることが考えられるが、部品点数の増加に伴いコストや小型化に問題がある。

そこで、ピックアップ光学系を複数種類の光ディスクに共通に設けることが検討されているが、各光ディスクの規格の違いにより、単純に共通の光学要素を用いることができない。

例えば、ＣＤの記録層は、透明なカバー層から約１．２ｍｍの深さにあり、ＤＶＤやＨＤ−ＤＶＤの記録層は０．６ｍｍの深さにあり、ＢＤの記録層は０．１ｍｍの深さにある。また、例えば、ＣＤのピックアップ光学系の対物レンズではＮＡが０．４５であり、ＤＶＤではＮＡが０．６であるのに対し、ＢＤでは０．８５ものＮＡが必要とされる。これらのことから、対物レンズを各種光学ディスクについて共通化するためには、光ディスクの種別に応じて開口径を自在に変化させる絞りが新たに必要となってしまう。

複数種類の光学ディスクの読み取りを共通の対物レンズで行うために、平凸レンズを用い、平面で６５０ｎｍの光を反射し、凹面で７８０ｎｍの光の径を制限して反射することで、２種類のうち一方の波長のレーザー光を開口制限する光ピックアップ装置が知られている（特許文献１）。

また、ピックアップ光学系の光学要素としては、１種類の波長の光を２つの光軸の光に分離するために、反射面上に十分な厚みのガラス板を設けたプリズムが知られている（特許文献２）。
特開２０００−２６８３９１号公報 特開平０８−１７１７４７号公報

上述のように、例えば、対物レンズを共通化するために、光ディスクの種別に応じて開口径を変化させる可変開口絞りを用いると、この可変開口絞りのために新たに制御部材等が必要となるから、コスト高になるという問題がある。

また、可変開口絞りの替わりに、ピックアップ光学系の一つの部材に、光ディスクに入射させるレーザー光の径を、波長に応じて選択的に制限するフィルタやコーティングを設けることが考えられる。

しかし、特定の波長の入射光の径だけを選択的に制限するように開口のあるフィルタやコーティングを、ピックアップ光学系を構成する部材の表面に設けると、径を制限されない他の波長のレーザー光を用いる光ディスクを正しく読み取ることができなくなるという問題がある。すなわち、開口を制限されない波長のレーザー光が前述のフィルタやコーティングを透過すると、この開口を制限されない波長の光であっても、フィルタによる物理的な段差等によって、特定波長の光のためにフィルタされた部分を透過する成分と、特定波長の光を透過させるために開口された部分を透過する成分との間に位相の差（以下、位相段差という）が生じてしまう。周知のように、光ディスクに記録されたデータの読み取りは、記録面の凹凸（いわゆるピットとランド）による反射光の干渉を利用して、その明暗からデータを読み取る。したがって、上述のように、光ディスクへの入射光の径内に位相段差が生じていると、凹凸による反射光にも影響を与えるために、正しいデータの読み取りができなくなってしまう。

また、前述の特許文献１に記載された平凸レンズによれば、２つの波長で反射される面が各々異なるから、径を制限されない一方の波長の入射光においても上述のような位相段差は生じないが、２つの波長の入射光の光軸がずれてしまうという問題がある。このように、各波長の入射光間で光軸がずれていると、この光軸のズレ量がサーボ制御で補われる範囲内に収まっているとしても、光ディスクを光学ドライブに配置したときの配置のズレや傾きに順応するという本来のサーボ制御を十分に機能させることが困難になる。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、入射する光の波長によって光軸のズレが生じず、所定波長域の光の径を選択的に制限して出射し、かつ、径を制限されない波長域の光についても位相段差を生じさせないプリズムを提供することを目的とする。また、このプリズムにより複数種類の光ディスクに共通に用いることのできる安価で小型のピックアップ光学系を提供することを目的とする。

本発明のプリズムは、透明な材料からなる多面体の基材と、前記基材の外面に屈折率の異なる材料を複数積層して設けられ、前記基材を通って前記基材の内側から入射する入射光を、反射光として前記基材の内側に反射する反射膜と、前記反射膜上に設けられ、前記反射膜の一部分を露呈する開口を有し、該開口では前記反射膜に反射される所定波長の前記入射光を、前記反射膜を透過させて吸収する吸収膜と、を備え、前記反射光のうち前記所定波長域の反射光の径を選択的に制限することを特徴とする。

また、前記反射膜は、低屈折率材料と高屈折率材料とが交互に積層された多層膜であることを特徴とする。

また、前記反射膜は、前記基材側から順に、青紫光を反射する第１多層膜と、赤色光を反射する第２多層膜とからなり、前記第２多層膜と空気との界面で赤外光を反射し、前記所定波長域の入射光は前記赤外光であることを特徴とする。

また、前記吸収膜は、透明材料と、前記所定波長域の光を吸収する金属材料とを積層した薄膜であることを特徴とする。

本発明のピックアップ光学系は、複数種類の光ディスクを読み書きするために、前記光ディスク毎に定められた波長の光を、前記光ディスクに照射するピックアップ光学系であり、前記複数種類の光ディスクに共通の光路に、上述のプリズムを備えることを特徴とするピックアップ光学系。

本発明によれば、入射する光の波長によって光軸のズレが生じず、所定波長域の光の径を選択的に制限して出射し、かつ、径を制限されない波長域の光についても位相段差を生じさせないプリズムを提供することができる。また、このプリズムを用いることにより、複数種類の光ディスクに共通に用いることのできる安価で小型のピックアップ光学系を提供することができる。

図１に示すように、ピックアップ光学系１１はＣＤやＤＶＤの読み取りに加え、ＢＤやＨＤ−ＤＶＤ等の青紫光で情報の読み取りを行う光ディスク等の各種光ディスク４２に共通に用いられる光学系であり、３種のレーザーダイオード（ＬＤ）１２，１３，１４、回折格子１６，１７，１８、１／２波長板２１，２２，２３、クロスダイクロイックプリズム２６、開口制限プリズム３０、偏光ビームスプリッタ３６、コリメーターレンズ３７、１／４波長板３８、対物レンズ３９等から構成される。

ＬＤ１２は、波長４０５ｎｍの青紫光を発するレーザーダイオードであり、例えばＢＤからのデータの読み取りに使用される。また、ＬＤ１３は、波長６５０ｎｍの赤色光を発するレーザーダイオードであり、ＤＶＤからのデータの読み取りに使用される。同様に、ＬＤ１４は、波長７８０ｎｍの赤外光を発するレーザーダイオードであり、ＣＤからの情報の読み取りに使用される。なお、これらのＬＤ１２，１３，１４から発せられるレーザー光は、光軸に垂直な断面をみると、楕円形（または円形）となっている。

回折格子１６，１７，１８は、それぞれＬＤ１２，１３，１４に対応して設けられており、ＬＤ１２，１３，１４から発せられたレーザー光を回折させることにより、データ読み取りに用いる０次回折光と、トラッキングに用いる±１次回折光に分離する。

１／２波長板２１，２２，２３もまた、それぞれＬＤ１２，１３，１４に対応して設けられている。１／２波長板２１，２２，２３は、ＬＤ１２，１３，１４から発せられたレーザー光の偏光面の向きを調節する。すなわち、１／２波長板２１，２２，２３は、ＬＤ１２，１３，１４から発せられた各色のレーザー光が後述する偏光ビームスプリッタ３６に入射するときにＳ偏光成分となり、偏光ビームスプリッタ３６で反射されるように、各色のレーザー光の偏光面を調節する。

クロスダイクロイックプリズム２６は、青紫色の光を反射し、それ以外の波長の光を透過する第１色分離面と、赤外光を反射し、それ以外の波長の光を透過する第２色分離面とが各々入射する光の光軸と４５度の角度をなすように、また、互いに垂直に交差するように設けられている。クロスダイクロイックプリズム２６は、３種のＬＤ１２，１３，１４の中央に配置され、各ＬＤ１２，１３，１４からのレーザー光を開口制限プリズム３０に導く。すなわち、ＬＤ１２から発せられた青紫光は、第１色分離面に反射されて開口制限プリズムに入射する。また、ＬＤ１３から発せられた赤色光は、第１色分離面及び第２色分離面を透過し、開口制限プリズムに入射する。同様に、ＬＤ１４から発せられる赤外光は、第２色分離面に反射されて開口制限プリズム３０に入射する。

開口制限プリズム３０は、ＬＤ１２，１３，１４から入射する各色のレーザー光を内面で反射して、偏光ビームスプリッタ３６へと導く。このとき、開口制限プリズム３０は、青紫光及び赤色光については、ビーム径を制限せずに内面反射し、開口制限プリズム３０に入射したレーザー光の全径を偏光ビームスプリッタ３６の方向へと出射する。一方、赤外光については、入射した赤外光の一部を吸収することにより、ビーム径を制限して内面反射し、所定のビーム径の赤外光を偏光ビームスプリッタ３６へと出射する。なお、開口制限プリズム３０への入射光は、反射面で全反射されるように、臨界角以上の入射角度で開口制限プリズム３０に入射する。

偏光ビームスプリッタ３６は、入射する光の光軸と４５度の角度をなすように偏光分離面が設けられており、開口制限プリズム３０から入射する各色のレーザー光や、後述するように光ディスク４２からの反射光を、偏光方向に応じて反射又は透過する。具体的には、偏光分離面は、例えば、Ｓ偏光成分を反射し、Ｐ偏光成分を透過する。したがって、前述のように、各ＬＤ１２，１３，１４で発せられたレーザー光は、１／２波長板２１，２２，２３でＳ偏光に整えられているから、開口制限プリズム３０から入射する各色のレーザー光は偏光分離面に反射され、コリメーターレンズ３７へと導かれる。一方、後述するように、光ディスク４２に反射され、偏光ビームスプリッタ３６に再度入射する光はＰ偏光成分となっているから、偏光分離面を透過し、ＰＤ４１へと導かれる。

コリメーターレンズ３７は、偏光ビームスプリッタ３６側から入射する光を平行光にする。また、１／４波長板３８は、コリメーターレンズ３７で平行光に変換された各色のレーザー光を、直線偏光から円偏光へと変換する。コリメーターレンズ３７と１／４波長板３８により平行光の円偏光へと変換された各色の光は、図示しない反射ミラー（いわゆる立ち上げミラー）に反射され対物レンズ３９へと導かれる。

対物レンズ３９は、光ディスク４２に入射させる光の光軸に平行な方向と、垂直な方向とに所定の範囲内で移動自在に設けられており、平行光の円偏光となった各色の光を集光し、光ディスク４２に照射する。光ディスク４２の記録面４３の位置は、光ディスク４２の種別によって異なるが、対物レンズ３９は、１／４波長板３８側から入射する光のビーム径と、その波長とに応じて、各光ディスク４２の記録面４３の深さに合わせて入射光を集光するように、面形状が定められている。

光ディスク４２の記録面４３は、各々の光ディスク４２に用いることが定められた波長の光を反射する平坦な反射面（いわゆるランド）に、記録するデジタルデータに応じて円周状のトラックの所々に凹部（いわゆるピット）が設けられた構造となっている。

対物レンズ３９によって光ディスク４２に照射された光は、ランドやピットで反射され、再び対物レンズ３９に入射する。このとき、光ディスク４２に反射された光は、入射時とは反対の向きに回転する円偏光に変換される。また、ランドに反射された反射光は、入射時と同じ強度で反射される。一方、光ディスク４２に照射された光のスポットの中にランドだけでなく、ピットがある場合には、ランドに反射された光とピットに反射された光とが干渉して弱め合い、入射時よりも強度の小さい反射光が対物レンズ３９に再度入射する。

光ディスク４２からの反射光は、光ディスク４２への入射時とは逆回転の円偏光となっているから、この光ディスク４２からの反射光が再び１／４波長板３８を透過すると、光ディスク４２への入射時と比較して、偏光面が９０度回転した直線偏光となる。すなわち、光ディスク４２からの反射光は、Ｐ偏光となって偏光ビームスプリッタ３６へと入射する。したがって、光ディスク４２からの反射光は、偏光ビームスプリッタ３６の偏光分離面を透過し、図示しないレンズ等を経由してＰＤ４１へと入射する。

ＰＤ４１は、光ディスク４２からの反射光を光電変換し、その強度を電気信号へと変換する。また、ＰＤ４１が受ける光ディスク４２からの反射光は、０次回折光に由来する光ディスク４２に記録されたデータを強度に反映した反射光の１種類だけでなく、±１次回折光に由来するトラッキング用の反射光もまた同様に光電変換する。

ピックアップ光学系１１を搭載した光ディスクドライブ（図示しない）は、ＰＤ４１の出力する電気信号に基づいて光ディスク４２に記録されたデータを読み取る。また、光ディスク４２に入射させる光の位置や焦点等は、トラッキング用の反射光のＰＤ４１上でのスポット形状や強度等に基づいて自動的に判断され、光ディスク４２に記録されたデータを正しく読み取ることができるように対物レンズ３９がサーボ制御される。

上述のように構成されるピックアップ光学系１１は、読み取りに用いる光の波長や必要な対物レンズのＮＡ、各光ディスク４２の記録面４３の深さ等が異なるにもかかわらず、可変開口の絞り等の新たな駆動部材を設けずに、複数種類の光ディスク４２に共通に用いることができる構成となっている。

このことは、開口制限プリズム３０が、赤外光（波長７８０ｎｍ）のレーザー光のビーム径を対物レンズ３９のＮＡに合わせて適切に制限し、青紫光（波長４０５ｎｍ）及び赤色光（６５０ｎｍ）のレーザー光のビーム径は制限せず、かつ、位相段差を生じさせずに、各色の光を出射することによって実現される。

図２に示すように、開口制限プリズム３０は、三角柱状のガラスからなる基材５１と、基材５１の斜面に設けられた反射膜５２、吸収膜５３とから構成される。

基材５１は、ガラス等の透明な材料からなる多面体であり、例えば、三角形の面が垂直二等辺三角形の三角柱状につくられている。各ＬＤ１２，１３，１４からの光は、垂直に交差する長方形の２面のうち一方の面から開口制限プリズム３０に入射し、後述する反射膜５２によって斜面で基材５１の内側に反射され、垂直に交差する長方形の２面のうち他方の面から出射する。

反射膜５２は、基材５１の斜面に設けられており、基材５１を通って基材５１の内側から入射する青紫光及び赤色光を反射する。また、反射膜５２は、基材５１を通って基材５１の内側から入射する赤外光を透過する。なお、反射膜５２自体は赤外光を透過するが、反射膜５２の表面が空気に露呈された箇所に、臨界角以上の角度で入射した赤外光は、反射膜５２と空気との界面で全反射される。

吸収膜５３は、反射膜５２上に設けられ、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）等の透明な材料とクロム（Ｃｒ）等の光を吸収する材料を積層した多層構造の薄膜であり、基材５１の斜面中央付近に楕円形の開口５４が設けられている。この開口５４からは、下層（基材５１側）に設けられた反射膜５２が露呈される。したがって、反射膜５２及び吸収膜５３が設けられた基材５１の斜面を正面から見れば、反射膜５２が空気に露呈した開口エリア５６と、反射膜５２が吸収膜５３に覆われた赤外光吸収エリア５７とに分けられる。

開口エリア５６に入射する赤外光は、前述のように反射膜５２を透過するが、反射膜５２の表面が空気に露呈されているために、反射膜５２と空気との界面で全反射される。また、赤外光吸収エリア５７に入射する赤外光は、反射膜５２を透過して吸収膜５３に達し、吸収される。したがって、開口エリア５６の全体を含むビーム径で開口制限プリズム３０に入射する赤外光は、入射時よりも小さく、開口エリア５６の大きさに応じた径にビーム径を制限されて反射される。このため、開口５４の大きさや形状は、光ディスク４２の読み取りのために対物レンズ３９に入射させる赤外光のビーム径に基づいて定められている。

一方、赤外光と同様に開口制限プリズム３０に入射する青紫光及び赤色光は、反射膜５２によって反射され、吸収膜５３には達しないため、入射位置が開口エリア５６であるか赤外光吸収エリア５７であるかによらず、全て反射される。したがって、開口エリア５６の全体を含むビーム径で開口プリズム３０に入射する青紫光及び赤色光は、入射時のビーム径のまま、径に制限を受けることなく反射される。また、青紫光及び赤色光は、吸収膜５３に達する前に反射膜５２で反射されるため、開口エリア５６と赤外光吸収エリア５７との境界においても、入射光のビーム径内で位相を乱されることなく反射される。

また、図３に示すように、反射膜５２は第１多層膜６１と第２多層膜６２との２種の多層膜から構成される。

第１多層膜６１は、基材５１の斜面に直接的に積層して設けられ、低屈折率材料と高屈折率材料とが交互に積層された多層膜となっている。この第１多層膜６１の層構造は、開口制限プリズム３０に入射する青紫光を反射し、赤色光及び赤外光を透過させる。第１多層膜６１を構成する低屈折材料としては、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ_２）が好適に用いられ、高屈折率材料としては、例えば酸化チタン（ＴｉＯ_２）が好適に用いられる。具体的には、例えば、第１多層膜６１は、物理的な膜厚が９５ｎｍ程度の酸化シリコン層と物理的な膜厚が４５ｎｍ程度の酸化チタン層とを交互に合計で３０層程度積層したものであり、第１多層膜６１は全体として２．１μｍ程度の薄膜となっている。

第２多層膜６２は、第１多層膜６１の上に設けられた多層膜であり、第１多層膜６１と同様に、低屈折率材料と高屈折率材料とが交互に積層された多層膜となっている。この第２多層膜６１の層構造は、第１多層膜６１を透過した赤色光と赤外光のうち、赤色光を反射し、赤外光を透過させる。第２多層膜６２を構成する低屈折率材料としては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）と酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）との混合物（以下、Ｍ３と称する）が好適に用いられ、高屈折率材料としてはイオンプレーティングを用いて成膜した酸化チタン（ＴｉＯ_２ＩＰ）が好適に用いられる。具体的には、例えば、第２多層膜６２は、物理的な厚さが１０５ｎｍ程度の混合物Ｍ３層と、物理的な膜厚が７８ｎｍ程度のイオンプレーティングを用いて成膜した酸化チタン層とを合計で３０層程度積層したものであり、第２多層膜６２は全体として２．７μｍ程度の薄膜となっている。

このように、反射膜５２は、第１多層膜６１と第２多層膜６２とから構成されるので、図３（Ａ）に示すように、開口制限プリズム３０に入射する青紫光は、基材５１と第１多層膜６１との界面で、あるいは薄い第１多層膜６１の層内で、基材５１の内側の方向へと反射される。

このとき、第１多層膜６１で反射される青紫光は、第２多層膜６２や吸収膜５３の構造に影響を受けることなく反射される。すなわち、青紫光の反射は、第２多層膜６２の具体的な材料や厚さ、積層数、入射位置が赤外光吸収エリア５７であるか開口エリア５６であるか等の上層の構造に影響を受けない。したがって、開口制限プリズム３０に入射する青紫光のビーム径をＤ１とすれば、開口制限プリズム３０から出射する青紫光のビーム径もまたＤ１であり、かつ、出射する青紫光のビーム径内で位相段差は生じない。

また、図３（Ｂ）に示すように、開口制限プリズム３０に入射する赤色光は、基材５１及び第１多層膜６１を透過するが、第１多層膜６１と第２多層膜６２との界面、あるいは薄い第２多層膜６２の層内で、基材５１の内側の方向へと反射される。

第２多層膜６２で反射される赤色光は、上層の吸収膜５３の影響を受けることなく反射される。すなわち、赤色光の反射は、入射位置が赤外光吸収エリア５７であるか開口エリア５６であるかの影響を受けない。つまり、開口制限プリズム３０に入射する赤色光のビーム径をＤ２とすれば、開口制限プリズム３０から出射する赤色光のビーム径もまたＤ２であり、かつ、出射する赤色光のビーム径内で位相段差は生じない。また、反射膜５２は５μｍ程度の薄膜となっているから、開口制限プリズム３０への入射時の光軸が同じであれば、開口制限プリズム３０から出射する青紫色の反射光の光軸と、赤色の反射光の光軸とは一致する。

また、図３（Ｃ）に示すように、開口制限プリズム３０に入射する赤外光は、基材５１，第１多層膜６１を透過する。第１多層膜６１を透過した後の赤外光が、第２多層膜６２を透過するか否かは、赤外光の入射位置が赤外光吸収エリア５７であるか、開口エリア５６であるかによって異なる。

入射位置が赤外光吸収エリア５７にある場合には、赤外光は基材５１及び第１多層膜６１だけでなく、第２多層膜６２をも透過し、吸収膜５３に入射して吸収される。一方、入射位置が開口エリア５６にある場合には、基材５１及び第１多層膜６１を透過した赤外光は、第２多層膜６２に入射し、第２多層膜６２と空気との界面付近で、基材５１の内側の方向に向けて反射される。したがって、開口制限プリズム３０に入射する赤外光のビーム径をＤ３とすれば、開口制限プリズム３０から出射する赤色光のビーム径は、入射時のビーム径Ｄ３よりも小さいＤ４となり、開口５４の大きさに応じてビーム径が制限される。

このように、開口制限プリズム３０に赤外光が入射した場合には、開口制限プリズム３０からの出射する反射光のビーム径を制限されるが、反射膜５２が５μｍ程度の薄膜であるから、ビーム径を制限された赤外の反射光の光軸は、前述の青紫色及び赤色の反射光の光軸と一致する。

＜実施例１＞
上述のように構成される開口制限プリズム３０のより具体的な例を、以下に実施例１として説明する。開口制限プリズム３０の基材５１として、屈折率１．５２２１の硝材を用いた。また、反射膜５２及び吸収膜５３の具体的な構成は、表１に示すものとした。なお、表１に示す層番号は、基材５１側からの層数であり、第１多層膜６１、第２多層膜６２及び吸収膜５３の通し番号とした。また、物理膜厚ｄの単位はｎｍとし、光学的膜厚は、屈折率ｎ，物理的膜厚ｄ（ｎｍ），参照波長λ_０（ｎｍ）を用いてｎｄ／λ_０で表される、いわゆるＦＷＯＴ（Ｆｕｌｌ Ｗａｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）とする。

第１多層膜６１は、表１に示すように、低屈折率材料として屈折率１．４６２９１の酸化シリコン（ＳｉＯ２）を用い、高屈折率材料として屈折率２．３６８５５の酸化チタン（ＴｉＯ２）を用いた。また、第１多層膜６１は、酸化シリコン層と酸化チタン層とを交互に１４層ずつ積層し、全体として２８層の多層構造とした。

第２多層膜６２は、表２の層番号２９〜層番号５６に示すように、低屈折率材料として屈折率１．８の混合物Ｍ３を用い、高屈折率材料としてイオンプレーティングを用いて成膜することで屈折率を２．５２８９５としたイオンプレーティング酸化チタン（ＴｉＯ２ＩＰ）を用いた。また、第２多層膜６２は、混合物Ｍ３層とイオンプレーティング酸化チタン層を交互に１４層ずつ積層し、全体として２８層の多層構造とした。

吸収膜５３は、表２の層番号５７〜層番号６０に示すように、透明な酸化シリコン（ＳｉＯ_２）と、吸収係数の大きなクロム（Ｃｒ）とを交互に積層した。

そして、このように構成した開口制限プリズム３０に対して、波長４００ｎｍ〜波長８００ｎｍのＰ偏光とＳ偏光を、基材５１の斜面に対して４５度の角度をなすように、開口エリア５６及び赤外光吸収エリア５７にそれぞれ入射させ、反射率（％）を測定した。

図４（Ａ）に示すように、開口エリア５６に入射したＳ偏光は、５０％程度まで反射率が低下する波長域があるものの、ＣＤ，ＤＶＤ，ＢＤ，ＨＤ−ＤＶＤといった光ディスク４２の読み取りに利用される波長の光に対しては、略１００％の反射率を示した。すなわち、点ａで示すように、ＢＤやＨＤ−ＤＶＤの読み取りに利用される波長４０５ｎｍの青紫色のＳ偏光は、略１００％の反射率を示した。また、点ｂで示すように、ＤＶＤの読み取りに利用される波長６５０ｎｍ近傍の赤色のＳ偏光に対しても、略１００％の反射率を示した。同様に、点ｃで示すように、ＣＤの読み取りに利用される波長７８０ｎｍ近傍の赤外のＳ偏光もまた、略１００％の反射率を示した。

図４（Ｂ）に示すように、開口エリア５６に入射したＰ偏光は、Ｓ偏光の入射光と同様に、波長域によっては５０％以下にまで反射率が低下するが、ＣＤ，ＤＶＤ，ＢＤ，ＨＤ−ＤＶＤといった光ディスク４２の読み取りに利用される波長の光に対しては、略１００％の反射率を示した。すなわち、Ｐ偏光についてもＳ偏光と同様に、点ａで示すＢＤやＨＤ−ＤＶＤの読み取りに利用される波長４０５ｎｍの青紫色のＰ偏光は、略１００％の反射率を示した。また、点ｂで示すように、ＤＶＤの読み取りに利用される６５０ｎｍ近傍の赤色のＰ偏光に対しても、略１００％の反射率を示した。同様に、点ｃで示すように、ＣＤの読み取りに利用される波長７８０ｎｍ近傍の赤外のＰ偏光もまた、略１００％の反射率を示した。

これらのことから、光ディスク４２の読み取りに利用される波長域の光については、開口エリア５６に入射すれば、偏光の方向によらず、開口制限プリズム３０で略１００％反射されることがわかる。

図５（Ａ）に示すように、赤外光吸収エリア５７に入射したＳ偏光は、波長４００ｎｍ〜波長５００ｎｍの間と、波長６８０ｎｍ〜波長７３０ｎｍの間で略１００％の反射率を示し、波長７６０ｎｍ以降の長波長域では、略０％の反射率となった。

したがって、点ａで示すように、ＢＤやＨＤ−ＤＶＤの読み取りに利用される波長４０５ｎｍの青紫色のＳ偏光は、赤外光吸収エリア５７に入射すると、略１００％反射される。また、点ｂで示すように、ＤＶＤの読み取りに利用される波長６５０ｎｍ近傍の赤色のＳ偏光もまた同様に、赤外光吸収エリア５７に入射すると、略１００％反射される。

一方、点ｃで示すように、ＣＤに利用される波長７８０ｎｍ近傍の赤外のＳ偏光は、赤外光吸収エリア５７での反射率は略０％であった。すなわち、赤外光吸収エリア５７に入射した赤外のＳ偏光は、第１多層膜６１及び第２多層膜６２を透過し、吸収膜５３で略１００％が吸収される。

図５（Ｂ）に示すように、赤外光吸収エリア５７に入射したＰ偏光は、波長４００ｎｍ〜波長４３０ｎｍの間と、波長６４０ｎｍ〜波長６８０ｎｍの間で略１００％の反射率を示し、波長７６０ｎｍ以降の長波長域では、略０％の反射率となった。

したがって、点ａで示すように、ＢＤやＨＤ−ＤＶＤの読み取りに利用される波長４０５ｎｍの青紫色のＰ偏光は、赤外光吸収エリア５７に入射すると、略１００％反射される。また、点ｂで示すように、ＤＶＤの読み取りに利用される波長６５０ｎｍ近傍の赤色のＰ偏光もまた同様に、赤外光吸収エリア５７に入射すると、略１００％反射される。

一方、点ｃで示すように、ＣＤに利用される波長７８０ｎｍ近傍の赤外のＰ偏光は、赤外光吸収エリア５７での反射率は略０％であった。すなわち、赤外光吸収エリア５７に入射した赤外のＰ偏光は、第１多層膜６１及び第２多層膜６２を透過し、吸収膜５３で略１００％が吸収される。

これらのことから、ＢＤやＨＤ−ＤＶＤの読み取りに利用される波長４０５ｎｍの青紫光と、ＤＶＤの読み取りに利用される６５０ｎｍ近傍の赤色光は、偏光の方向によらず、赤外光吸収エリア５７に入射すると略１００％が反射されることがわかる。また、ＣＤの読み取りに利用される波長７８０ｎｍ近傍の赤外光は、赤外光吸収エリア５７に入射すると、偏光の方向によらず、第１多層膜６１や第２多層膜６２では反射されずに、吸収膜５３によって略１００％が吸収されることがわかる。

上述の開口エリア５６に入射した場合の反射率と、赤外光吸収エリア５７に入射した場合の反射率とによれば、開口制限プリズム３０は、青紫光と赤色光については入射光のビーム径が開口５４よりも大きなものであっても、開口制限プリズム３０から出射するときのビーム径を制限せずに、略全てを反射して、出射する。また、赤外光については、開口制限プリズム３０は、赤外光吸収エリア５７に入射する赤外光は吸収膜５３で吸収し、開口エリア５６に入射する赤外光だけを反射するので、入射時に開口エリア５６よりも大きなビーム径であったとしても、開口制限プリズム３０に反射されて出射する赤外光は、開口５４の大きさによって定まるビーム径となる。したがって、開口制限プリズム３０は、種々の光ディスク４２の読み取りに利用される青紫光、赤色光、赤外光のうち、赤外光のビーム径だけを選択的に制限して出射することがわかる。

また、波長４００ｎｍ〜波長８００ｎｍの光について、赤外光吸収エリア５７で反射された光と、開口エリア５６で反射された光との位相の差、いわゆる位相段差（度）を測定した。

図６（Ａ）に示すように、開口制限プリズム３０に入射するＳ偏光は、一部の波長域を除いて、赤外光吸収エリア５７での反射と、開口エリア５６での反射とで、位相の差は略０であり、位相段差は生じなかった。点ａで示すように、波長４０５ｎｍの青紫色のＳ偏光は、赤外光吸収エリア５７での反射光の位相と、開口エリア５６での反射光の位相とに差はなく、位相段差は略０度であった。同様に、点ｂで示すように、波長６５０ｎｍの赤色のＳ偏光もまた、赤外光吸収エリア５７での反射光の位相と、開口エリア５６での反射光の位相とに差はなく、位相段差は略０度であった。

一方、点ｃで示すように、波長７８０ｎｍの赤外のＳ偏光は、赤外光吸収エリア５７での反射光の位相と、開口エリア５６での反射光の位相とに１０度程度の差が生じた。しかし、前述のように、赤外光は開口エリア５６で略１００％反射されるものの、赤外光吸収エリア５７では波長７６０ｎｍ以降の長波長域では略０％の反射率となっている（図５（Ａ）参照）。したがって、赤外光吸収エリア５７からの反射光の強度は、開口エリア５６での反射光の強度と比較して極めて微弱であるから、たとえ多少の位相段差が生じていたとしても光ディスク４２の読み取りに与える影響は殆どない。

図６（Ｂ）に示すように、開口制限プリズム３０に入射するＰ偏光は、一部の波長域を除いて、赤外光吸収エリア５７での反射と、開口エリア５６での反射とで、位相の差は略０度であり、位相段差は生じなかった。すなわち、点ａで示す波長４０５ｎｍの青紫色のＰ偏光や点ｂで示す波長６５０ｎｍの赤色のＰ偏光については、赤外光吸収エリア５７での反射光の位相と、開口エリア５６での反射光の位相とに差はなく、位相段差は略０度であった。

また、点ｃで示すように、波長７８０ｎｍの赤外のＰ偏光については、赤外光吸収エリア５７での反射光の位相と、開口エリアでの反射光の位相には、３０度程度の差が生じた。しかし、前述のように、Ｐ偏光の赤外光は、開口エリア５６で略１００％反射されるが、赤外光吸収エリア５７では、略０％の反射率となっている（図５（Ｂ）参照）。したがって、前述のＳ偏光の赤外光の場合と同様に、赤外光吸収エリア５７からの反射光の強度は、たとえ多少の位相段差が生じていたとしても、光ディスク４２の読み取りに与える影響は殆どない。

したがって、開口制限プリズム３０は、開口エリア５６と赤外光吸収エリア５７の境界を含むように、青紫光及び赤色光を入射させる場合にも、開口制限プリズム３０から出射する青紫光及び赤色光には、位相段差は生じない。また、赤外光は、赤外光吸収エリア５７に入射すると略１００％が吸収され、かつ、赤外光吸収エリア５７での反射光があるとしても、その強度は開口エリア５６による反射光と比較して極めて小さい。したがって、赤外光について位相段差を考慮する必要はなく、多少の位相段差が生じていても光ディスク４２の読み取りに不具合を生じることはない。

以上のように、開口制限プリズム３０は、基材５１の斜面上に反射膜５２と吸収膜５３が設けられており、吸収膜５３には開口５４が設けられているから、開口制限プリズム３０に入射する光ディスク４２読み取り用の光のうち、青紫光及び赤色光については、開口制限プリズム３０からの出射時のビーム径を制限せずに全て反射し、赤外光についてのみ選択的に、開口制限プリズム３０からの出射時のビーム径を制限する。

また、開口制限プリズム３０は、青紫光、赤色光、赤外光の何れについても反射膜５２の表面や内部で反射し、反射膜５２は５μｍ程度の薄膜であるから、開口制限プリズム３０への入射時に光軸が同じであれば、開口制限プリズム３０から出射する反射光の光軸も略一致し、波長によって出射光の光軸がずれてしまうことはない。

さらに、開口制限プリズム３０は、反射膜５２を低屈折率材料と高屈折率材料とを交互に積層した多層の薄膜とすることで、反射面となる基材５１の斜面上に吸収膜５３に開口５４が設けられていることによる物理的な段差があるにもかかわらず、この物理的な段差を含むようなビーム径で青紫光及び赤色光を入射させても、開口制限プリズム３０から出射する反射光内に位相段差を生じない。

また、ピックアップ光学系１１は、開口制限プリズム３０を用いることにより、ピックアップ光学系１１の多くの光学要素をＣＤ，ＤＶＤ，ＢＤ，ＨＤ−ＤＶＤ等の種々の光ディスク４２に共通して用いることができるから、安価でかつ小型のピックアップ光学系１１となる。

なお、上述の実施形態では、主として青紫光、赤色光、赤外光の３波長域の光に対して最適な例を説明するが、これに限らず、反射膜５２や吸収膜５３の材料や層構造を適宜調節することにより、任意の数の波長域に対応することができる。また、開口制限プリズム３０から出射する反射光のうち、ビーム径を選択的に制限する波長域を赤外光の波長域とするが、これに限らず、反射膜５２や吸収膜５３の材料や層構造を適宜調節することにより、任意の波長域の光について、開口制限プリズム３０から出射する反射光のビーム径を選択的に制限することができる。

さらに、開口制限プリズム３０から出射する反射光のうち、ビーム径を選択的に制限する波長域を波長７８０ｎｍ近傍の赤外光の１種類の波長域とする例を説明するが、これに限らず、複数種類の波長域の光について開口制限プリズム３０から出射する反射光のビーム径を制限するようにしても良い。例えば、２種の波長域の光について開口制限プリズム３０から出射する反射光のビーム径を制限する場合には、基材５１の斜面（反射膜５２）上に、基材５１側から開口の大きさが大きい順に２つの吸収膜を設ける。また、下層（基材５１側）となる吸収膜に、上層の吸収膜で吸収される波長の光が透過する材料を選ぶ。このとき、下層の吸収膜の大きな開口には、下層の吸収膜で吸収される波長の光を反射膜との界面で反射し、かつ、上層の吸収膜で開口を制限される波長の光を透過するような透明な材料で開口を埋めることが好ましい。また、下層の吸収膜には、下層の吸収膜でビーム径を制限する波長の光を透過する材料及び構造とし、下層の吸収膜で吸収されるべき波長の光は、上層の吸収膜で吸収されるようにしても良い。

例えば、２種の波長域の光についてビーム径を制限する場合には、図７（Ａ）に示す開口制限プリズム７１のように、基材５１の斜面上に、第１反射膜７６、第１吸収膜７７、第２反射膜７８、第２吸収膜７９の順に、反射膜及び吸収膜を設ける。

第１反射膜７６は、基材５１の斜面に直接的に積層して設けられ、低屈折率材料と、高屈折率材料とが交互に積層された多層膜となっている。この第１反射膜７６の層構造は、開口制限プリズム７１に入射する青紫光を反射し、赤色光及び赤外光を透過させる。第１反射膜７６を構成する低屈折材料としては、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ_２）が好適に用いられ、高屈折率材料としては、例えば酸化チタン（ＴｉＯ_２）が好適に用いられる。具体的には、例えば、第１反射膜７６は、物理的な膜厚が９０〜９５ｎｍ程度の酸化シリコン層と物理的な膜厚が４０〜５０ｎｍ程度の酸化チタン層とを交互に合計で３０層程度積層したものであり、第１反射膜７６は全体として２μｍ程度の薄膜となっている。

第１吸収膜７７は、第１反射膜７６上に設けられ、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）等の透明な材料とクロム（Ｃｒ）等の光を吸収する材料を積層した多層構造の薄膜であり、基材５１の斜面中央付近に楕円形の開口（以下、第１開口という）８１が設けられている。この第１開口８１からは、下層に設けられた第１反射膜７６が露呈される。また、この第１開口８１の大きさは、後述する第２吸収膜７９の第２開口８２よりも大きい。

第２反射膜７８は、第１開口８１内に埋め込まれるように設けられ、第１反射膜７６を透過する赤色光と赤外光のうち、赤色光を反射し、赤外光を透過させる。この第２反射膜７８は、低屈折率材料と高屈折率材料とが交互に積層された多層膜となっており、最も基材５１側の層は、第１開口８１による段差を平坦化するように埋め込まれる。なお、第２反射膜７８を構成する低屈折率材料としては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_２）と酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_２）との混合物Ｍ３が好適に用いられ、高屈折率材料としてはイオンプレーティングを用いて成膜した酸化チタン（ＴｉＯ_２ＩＰ）が好適に用いられる。具体的には、例えば、第２反射膜７８は、物理的な膜厚が１００〜１１０ｎｍ程度の混合物Ｍ３層と、物理的な膜厚が７０〜８０ｎｍ程度のイオンプレーティングを用いて成膜した酸化チタン層とを交互に合計で３０層程度積層したものであり、第２反射膜７８は全体として３．５μｍ程度の薄膜となっている。

第２吸収膜７９は、第１吸収膜７７の全体と第２反射膜７８の一部を覆うように設けられ、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）等の透明な材料とクロム（Ｃｒ）等の光を吸収する材料を積層した多層構造の薄膜であり、基材５１の斜面中央付近に楕円形の開口（以下、第２開口という）８２が設けられている。この第２開口８２からは、下層に設けられた第２反射膜７８が露呈される。また、第２開口８２の大きさは、第１吸収膜７７の第１開口８１よりも小さくなるように設けられている。

このように、基材５１の斜面上に反射膜及び吸収膜を設けられた開口制限プリズム７１は、斜面を正面に見ると、図７（Ｂ）に示すように、斜面中央の開口エリア８６、開口エリア８６の外周を取り巻く第１吸収エリア８７、第１吸収エリア８７のさらに外周に位置する第２吸収エリア８８の３つの領域に分けられる。

開口エリア８６は、第２開口８２の内側であり、第２開口８２が第１開口８１よりも小さく設けられていることから、第１反射膜７６と第２反射膜７８とが積層された領域となっている。基材５１を通って基材５１の内側から、開口エリア８６に入射した青紫光は第１反射膜７６で反射される。同様に、基材５１の内側から開口エリア８６に入射する赤色光は、第１反射膜７６を透過するものの、第２反射膜７８で反射される。また、基材５１の内側から開口エリア８６に入射した赤外光は第１反射膜７６及び第２反射膜７８を透過するが、臨界角よりも大きな角度で開口エリア８６に入射した赤外光は、第２反射膜７８と空気との界面で全反射される。すなわち、開口エリア８６では、基材５１の内側から入射する青紫光、赤色光、赤外光の何れも反射される。

第１吸収エリア８７は、第１開口８１と第２開口８２の間に位置し、第１反射膜７６、第２反射膜７８、第２吸収膜７９が積層された領域となっている。基材５１を通って基材５１の内側から第１吸収エリア８７に入射した青紫光は、第１反射膜７６で反射される。同様に、基材５１の内側から第１吸収エリア８７に入射した赤色光は第１反射膜７６を透過するが、第２反射膜７８によって反射される。一方、基材５１の内側から第１吸収エリア８７に入射した赤外光は、第１反射膜７６及び第２反射膜７８を透過して第２吸収膜７９に達し、吸収される。すなわち、第１吸収エリア８７では、基材５１の内側から入射する青紫光、赤色光、赤外光のうち、青紫光及び赤色光を反射するが、赤外光は吸収される。

第２吸収エリア８８は、第１開口８１の外側に位置し、第１反射膜７６、第１吸収膜７７、第２吸収膜７９が積層された領域となっている。基材５１を通って基材５１の内側から第２吸収エリア８８に入射した青紫光は、第１反射膜７６で反射される。一方、基材５１の内側から第２吸収エリア８８に入射した赤色光は、第１反射膜７６を透過して第１吸収膜７７に達し、吸収される。また、基材５１の内側から第２吸収エリア８８に入射した赤外光は、赤色光と同様に、第１反射膜７６を透過するものの、第１吸収膜７７に達して吸収される。すなわち、第２吸収エリア８８では、基材５１の内側から入射する青紫光、赤色光、赤外光のうち、青紫光は反射されるが、赤色光及び赤外光は吸収される。

開口制限プリズム７１は、上述のように、開口エリア８６、第１吸収エリア８７、第２吸収エリア８８の各エリアで反射，吸収する光の波長が異なるから、入射した光の波長によっては選択的にビーム径を制限して反射し、出射する。すなわち、青紫光は、入射位置が開口エリア８６、第１吸収エリア８７、第２吸収エリア８８の何れの場合にも全て反射されるので、開口制限プリズム７１に入射すると、ビーム径を制限されずに反射される。また、赤色光は、開口エリア８６と第１吸収エリア８７で反射されるが、第２吸収エリア８８では吸収されるので、開口制限プリズム７１に入射すると、第１開口８１の大きさに応じた径にビーム径を制限されて反射される。さらに、赤外光は、開口エリア８６で反射されるものの、第１吸収エリア８７及び第２吸収エリア８８では吸収されるので、開口制限プリズム７１に入射すると、第２開口８２の大きさに応じた径にビーム径を制限されて反射される。

＜実施例２＞
上述のように構成される開口制限プリズム７１のより具体的な例を、以下に実施例２として説明する。開口制限プリズム７１の基材５１としては、前述の実施例１と同様に、屈折率１．５２２１の硝材を用いた。また、第１反射膜７６、第１吸収膜７７、第２反射膜７８、第２吸収膜７９の具体的な構成は、表２に示すものとした。なお、表２に示す層番号は、基材５１側からの層数であり、第１反射膜７６、第１吸収膜７７、第２反射膜７８、第２吸収膜７９の通し番号とした。また、物理膜厚ｄの単位はｎｍとし、光学的膜厚は、屈折率ｎ，物理的膜厚ｄ（ｎｍ），参照波長λ_０（ｎｍ）を用いてｎｄ／λ_０で表される、いわゆるＦＷＯＴとする。

第１反射膜７６は、表２の層番号１〜２８に示すように、低屈折率材料として屈折率１．４６２９１の酸化シリコン（ＳｉＯ_２）を用い、高屈折率材料として屈折率２．３６８５５の酸化チタン（ＴｉＯ_２）を用いた。また、第１反射膜７６は、酸化シリコン層と酸化チタン層とを交互に１４層ずつ積層し、全体として２８層の多層構造とした。

第１吸収膜７７は、表２の層番号２９〜３１に示すように、透明な酸化シリコン（ＳｉＯ_２）と、吸収係数の大きなクロム（Ｃｒ）とを交互に積層した。第２反射膜７８は、表２の層番号３２〜５９に示すように、低屈折率材料として屈折率１．８の混合物Ｍ３を用い、高屈折率材料としてイオンプレーティングを用いて成膜することで屈折率を２．５２８９５としたイオンプレーティング酸化チタン（ＴｉＯ_２ＩＰ）を用いた。また、第２反射膜７８は、混合物Ｍ３層とイオンプレーティング酸化チタン層を交互に１４層ずつ積層し、全体として２８層の多層構造とした。第２吸収膜７９は、表２の層番号６０〜６２に示すように、第１吸収膜７７と同様に、透明な酸化シリコン（ＳｉＯ_２）と、吸収係数の大きなクロム（Ｃｒ）とを交互に積層した。

そして、上述のように構成した開口制限プリズム３０に対して、波長４００ｎｍ〜波長８００ｎｍのＰ偏光とＳ偏光を、基材５１の斜面に対して４５度の角度をなすように、開口エリア８６、第１吸収エリア８７、第２吸収エリア８８にそれぞれ入射させ、反射率（％）を測定した。

図８（Ａ）に示すように、開口エリア６８に入射したＳ偏光は、波長域によっては５０％程度まで反射率が低下するが、ＣＤ，ＤＶＤ，ＢＤ，ＨＤ−ＤＶＤといった光ディスク４２の読み取りに利用される波長の光に対しては、略１００％の反射率を示した。すなわち、点ａ出示すＢＤやＨＤ−ＤＶＤの読み取りに利用される波長４０５ｎｍの青紫色のＳ偏光は、略１００％の反射率を示した。また、点ｂで示すように、ＤＶＤの読み取りに利用される６５０ｎｍ近傍の赤色のＳ偏光に対しても、略１００％の反射率を示した。同様に、点ｃで示すように、ＣＤの読み取りに利用される波長７８０ｎｍ近傍の赤外のＳ偏光もまた、略１００％の反射率を示した。

また、図８（Ｂ）に示すように、開口エリア８６に入射したＰ偏光は、５０％以下にまで反射率が低下する波長域があるものの、ＣＤ，ＤＶＤ，ＢＤ，ＨＤ−ＤＶＤといった光ディスク４２の読み取りに利用される波長の光に対しては、略１００％の反射率を示した。すなわち、点ａで示すように、ＢＤやＨＤ−ＤＶＤの読み取りに利用される波長４０５ｎｍの青紫色のＰ偏光は、略１００％の反射率を示した。また、点ｂで示すように、ＤＶＤの読み取りに利用される波長６５０ｎｍ近傍の赤色のＰ偏光に対しても、略１００％の反射率を示した。同様に、点ｃで示すように、ＣＤの読み取りに利用される波長７８０ｎｍ近傍の赤外のＰ偏光もまた略１００％の反射率を示した。

これらのことから、光ディスク４２の読み取りに利用される波長域の光については、開口エリア８６に入射すれば、偏光の方向によらず、開口制限プリズム７１で略１００％反射されることがわかる。

図９（Ａ）に示すように、第１吸収エリア８７に入射したＳ偏光は、波長４００ｎｍ〜波長５００ｎｍの間と、波長５８０ｎｍ〜波長７５０ｎｍの間で略１００％の反射率を示し、波長７６０ｎｍ以降の長波長域では、略０％の反射率であった。したがって、点ａで示すように、ＢＤやＨＤ−ＤＶＤの読み取りに利用される波長４０５ｎｍの青紫色のＳ偏光は、第１吸収エリア８７に入射すると、略１００％反射される。また、点ｂで示すように、ＤＶＤの読み取りに利用される波長６５０ｎｍ近傍の赤色のＳ偏光もまた同様に、第１吸収エリア８７に入射すると、略１００％反射される。

一方、点ｃで示すように、ＣＤで利用される波長７８０ｎｍ近傍の赤外のＳ偏光は、第１吸収エリア８７での反射率は略０％である。すなわち、第１吸収エリア８７に入射した赤外のＳ偏光は、第１反射膜７６及び第２反射膜７８を透過して第２吸収膜７９に達し、略１００％が吸収される。

また、図９（Ｂ）に示すように、第１吸収エリア８７に入射したＰ偏光は、波長４００ｎｍ〜波長４２０ｎｍの間と、波長６４０ｎｍ〜波長６９０ｎｍの間で略１００％の反射率を示し、波長７６０ｎｍ以降の長波長域では、略０％の反射率となった。したがって、点ａで示すように、ＢＤやＨＤ−ＤＶＤの読み取りに利用される４０５ｎｍの青紫色のＰ偏光は、第１吸収エリア８７に入射すると、略１００％反射される。また、点ｂで示すように、ＤＶＤの読み取りに利用される波長６５０ｎｍ近傍の赤色のＰ偏光も同様に、第１吸収エリア８７に入射すると、略１００％反射される。

一方、点ｃで示すように、ＣＤで利用される波長７８０ｎｍ近傍の赤外のＳ偏光は、第１吸収エリア８７での反射率は略０％である。すなわち、第１吸収エリア８７に入射した赤外のＰ偏光は、第１反射膜７６及び第２反射膜７８を透過して第２吸収膜７９に達し、第２吸収膜７９で略１００％が吸収される。

これらのことから、ＢＤやＨＤ−ＤＶＤの読み取りに利用される波長４０５ｎｍの青紫光と、ＤＶＤの読み取りに利用される６５０ｎｍ近傍の赤色光は、偏光の方向によらず、第１吸収エリア８７に入射すると略１００％が反射されることがわかる。また、ＣＤの読み取りに利用される波長７８０ｎｍ近傍の赤外光は、第１吸収エリア８７に入射すると、偏光の方向によらず、第１反射膜７６や第２反射膜７８では反射されずに、第２吸収膜７９によって略１００％が吸収されることがわかる。

図１０（Ａ）に示すように、第２吸収エリア８８に入射したＳ偏光は、波長４００ｎｍ〜波長５００ｎｍの間で略１００％の反射率を示し、波長５５０ｎｍ〜波長７００ｎｍの間では波長によって反射率の高低を繰り返すが、総じて反射率２５％以下と小さく抑えられており、波長７００ｎｍ以降の長波長域では、略０％の反射率となった。

したがって、点ａで示すように、ＢＤやＨＤ−ＤＶＤの読み取りに利用される４０５ｎｍの青紫色のＳ偏光は、第２吸収エリア８８に入射すると、略１００％反射される。一方、点ｂで示すように、ＤＶＤの読み取りに利用される波長６５０ｎｍ近傍の赤色のＳ偏光の第２吸収エリア８８における反射率は１０％より小さく、入射した赤色Ｐ偏光の略全ての成分は、第１反射膜７６を透過して第１吸収膜７７に達し、略全て吸収される。同様に、点ｃで示すように、ＣＤの読み取りに利用される波長７８０ｎｍ近傍の赤外のＳ偏光は、第１反射膜７６を透過して第１吸収膜７７に達し、略１００％の成分が吸収される。

また、図１０（Ｂ）に示すように、第２吸収エリア８８に入射したＰ偏光は、波長４００ｎｍ〜波長４３０ｎｍの範囲で略１００％の反射率を示し、波長６００ｎｍ以降の長波長域では略０％の反射率であった。したがって、点ａで示すように、ＢＤやＨＤ−ＤＶＤの読み取りに利用される４０５ｎｍの青紫色のＰ偏光は、第２吸収エリア８８に入射すると、略１００％反射される。一方、点ｂで示すように、ＤＶＤの読み取りに利用される波長６５０ｎｍ近傍の赤色のＰ偏光は、第１反射膜７６を透過して第１吸収膜７７に達し、略１００％が吸収される。同様に、点ｃで示すように、ＣＤの読み取りに利用される波長７８０ｎｍ近傍の赤外のＳ偏光もまた、第１反射膜７６を透過して第１吸収膜７７に達し、略１００％が吸収される。

これらのことから、ＢＤやＨＤ−ＤＶＤの読み取りに利用される波長４０５ｎｍの青紫光は、偏光の方向によらず、第２吸収エリア８８に入射すると略１００％が反射されることがわかる。一方、ＤＶＤの読み取りに利用される６５０ｎｍ近傍の赤色光とＣＤの読み取りに利用される波長７８０ｎｍ近傍の赤外光は、第２吸収エリア８８に入射すると、偏光の方向によらず、第１反射膜７６を透過して第１吸収膜７７に達し、略１００％の成分が吸収されることがわかる。

上述のように、開口エリア８６、第１吸収エリア８７、第２吸収エリア８８の各エリアの波長毎の反射率によれば、開口制限プリズム７１は、青紫光を開口エリア８６、第１吸収エリア８７、第２吸収エリア８８の全てのエリアで反射するので、第１開口８１や第２開口８２よりも大きなビーム径で青紫光を入射させた場合にも、開口制限プリズム７１から出射するときにビーム径を制限せずに、略全ての成分を反射して出射する。また、開口制限プリズム７１は、赤色光を、開口エリア８６及び第１吸収エリア８７で反射し、第２吸収エリア８８で吸収するから、第１開口８１よりも大きなビーム径で入射した赤色光は、第１開口８１の大きさに応じたビーム径に制限されて開口制限プリズム７１から出射する。さらに、開口制限プリズム７１は、赤外光を、開口エリア８６で反射し、第１吸収エリア８７及び第２吸収エリア８８で吸収するから、第２開口８２よりも大きなビーム径で入射した赤外光は、第２開口８２の大きさに応じたビーム径に制限されて開口制限プリズム７１から出射する。すなわち、開口制限プリズム７１は、種々の光ディスク４２の読み取りに利用される青紫光、赤色光、赤外光のうち、赤色光及び赤外光のビーム径を選択的に、第１開口８１や第２開口８２の大きさに応じたビーム径に制限して出射する。

また、波長４００ｎｍ〜波長８００ｎｍの光について、開口エリア８６で反射された光と、第１吸収エリア８７で反射された光との位相の差を測定した。同様に、第１吸収エリア８７で反射された光と、第２吸収エリア８８で反射された光との位相の差を測定した。

図１１（Ａ）に示すように、開口エリア８６で反射されたＳ偏光と、第１吸収エリア８７で反射されたＳ偏光の位相の差は、一部の波長域を除いて略０度であり、位相段差は生じなかった。点ａで示すように、波長４０５ｎｍの青紫色のＳ偏光は、開口エリア８６での反射光の位相と、第１吸収エリア８７での反射光の位相とに差はなく、位相段差は略０度であった。同様に、点ｂで示すように、波長６５０ｎｍの赤色のＳ偏光もまた、開口エリア８６での反射光の位相と、第１吸収エリア８７での反射光の位相とに差はなく、位相段差は略０度であった。

一方、点ｃで示すように、波長７８０ｎｍの赤外のＳ偏光は、開口エリア８６での反射光の位相と、第１吸収エリア８７での反射光の位相とに数度程度の差が生じた。しかし、前述のように、赤外光は開口エリア８６で略１００％反射されるものの、第１吸収エリア８７では略１００％が吸収される。したがって、第１吸収エリア８７からの反射光の強度は、開口エリア８６での反射光の強度と比較して極めて微弱であるから、数度程度の位相段差が生じていたとしても光ディスク４２の読み取りに与える影響は殆どない。

また、図１１（Ｂ）に示すように、開口エリア８６で反射されたＰ偏光と、第１吸収エリア８７で反射されたＰ偏光の位相の差は、波長４００ｎｍ〜波長４３０ｎｍの間、波長６３０ｎｍ〜波長７００ｎｍの間で略０度であり、位相段差は生じなかった。すなわち、点ａで示す波長４０５ｎｍの青紫色のＰ偏光や点ｂで示す波長６５０ｎｍの赤色のＰ偏光については、開口エリア８６での反射光の位相と、第１吸収エリア８７での反射光の位相とに差はなく、位相段差は略０度であった。

一方、点ｃで示す波長７８０ｎｍの赤外のＰ偏光は、開口エリア８６での反射光の位相と、第１吸収エリア８７での反射光の位相とに差が生じた。しかし、前述のＳ偏光の場合と同様に、赤外光は開口エリア８６では略１００％反射され、かつ、第１吸収エリア８７では略１００％が吸収されるために、第１吸収エリア８７からの反射光の強度は開口エリア８６での反射光の強度と比較して極めて微弱であるから、ここで生じた位相段差は光ディスク４２の読み取りに与える影響は殆どない。

さらに、図１２（Ａ）に示すように、第１吸収エリア８７で反射されたＳ偏光と、第２吸収エリア８８で反射されたＳ偏光の位相の差は、波長４００ｎｍ〜波長５００ｎｍの間で略０度であり、位相段差は生じなかった。すなわち、点ａで示す波長４０５ｎｍの青紫色のＳ偏光は、第１吸収エリア８７での反射光と、第２吸収エリア８８での反射光とに位相段差は生じなかった。

一方、点ｂで示す波長６５０ｎｍの赤色のＳ偏光や、点ｃで示す波長７８０ｎｍの赤外のＳ偏光は、第１吸収エリア８７での反射光と第２吸収エリア８８での反射光とに位相段差が生じた。しかし、点ｂで示す赤色光については、第１吸収エリア８７で略１００％反射され、第２吸収エリア８８で略１００％吸収されるから、第１吸収エリア８７での反射光の強度に対して第２吸収エリア８８からの反射光の強度は微弱であり、第１吸収エリア８７での反射光と第２吸収エリア８８での反射光との間に生じた位相段差が光ディスク４２の読み取りに影響を与えることは殆どない。同様に、点ｃで示す赤外光については、第１吸収エリア８７及び第２吸収エリア８８の何れの領域においても略１００％吸収されるから、開口エリア８６での反射光と比較して、第１吸収エリア８７での反射光と第２吸収エリア８８での反射光は何れも微弱であり、ここで生じた位相段差が光ディスク４２の読み取りに影響を与えることは殆どない。

また、図１２（Ｂ）に示すように、第１吸収エリア８７で反射されたＰ偏光と、第２吸収エリア８８で反射されたＰ偏光の位相の差は、波長４００ｎｍ〜波長４３０ｎｍの間で略０度であり、位相段差は生じなかった。すなわち、点ａで示す波長４０５ｎｍの青紫色のＰ偏光は、第１吸収エリア８７での反射光と、第２吸収エリア８８での反射光とに位相段差は生じなかった。

一方、点ｂで示す波長６５０ｎｍの赤色のＰ偏光は、第１吸収エリア８７での反射光と第２吸収エリア８８での反射光との間に数度程度の位相段差が生じた。しかし、前述のＳ偏光の場合と同様に、赤色光は第１吸収エリア８７で略１００％反射され、第２吸収エリア８８で略１００％吸収されるため、第１吸収エリア８７での反射光の強度に対して第２吸収エリア８８での反射光の強度は微弱であり、第１吸収エリア８７での反射光と第２吸収エリア８８での反射光との間に生じた位相段差が光ディスク４２の読み取りに影響を与えることは殆どない。同様に、点ｃで示す赤外光については、第１吸収エリア８７及び第２吸収エリアの何れの領域においても略１００％吸収されるから、開口エリア８６での反射光と比較して、第１吸収エリア８７での反射光と第２吸収エリア８８での反射光は何れも微弱であり、ここで生じた位相段差が光ディスク４２の読み取りに影響を与えることは殆どない。

以上のことからわかるように、開口制限プリズム７１は、出射する光のビーム径を、波長に応じて複数の段階に、選択的に制限して出射し、かつ、出射する光に位相段差を生じさせない。すなわち、開口制限プリズム７１は、青紫光を入射させるとビーム径を制限することなく反射して出射するとともに、反射面となる開口制限プリズム７１の斜面には波長に応じて出射するビーム径を制限する各エリアの境界に物理的な段差があるにもかかわらず、出射する青紫光内に位相段差を生じさせない。

なお、上述の実施形態では、光ディスク４２の読み取りに利用される波長の光を例に説明するが、これに限らず、反射膜５２や吸収膜５３の材料や層構造を適宜変更することで、光ディスク４２へのデータ書き込みに利用する波長の光に対して選択的なビーム径の制限することができる。また、同様に、材料や多層膜の構造を適宜変更すれば、光ディスク４２の読み取りや書き込みの何れかだけでなく、光ディスク４２のデータの読み書きに対応させることができる。

なお、上述の実施形態では、吸収膜５３に開口５４が設けられた例を説明するが、これに限らず、開口５４には任意の材料を埋め込むことで、開口５４により反射光のビーム径を制限する波長の光に対して選択的に特別な光学的効果を及ぼすことができる。例えば、開口５４に薄いレンズを埋め込むことで、ビーム径を制限される波長の反射光を選択的に集光又は発散させることができる。

なお、上述の実施形態では、開口制限プリズム３０の配置は、ＬＤ４１からの光が入射し、光ディスク４２からの反射光は入射しない配置となっているが、これに限らず、光ディスク４２からの反射光も入射する位置、例えば、偏光ビームスプリッタ３６よりも光ディスク４２側に配置しても良い。開口制限プリズム３０は、前述のように入射光の偏光方向によらず機能するから、ＬＤ４１からのみならず、光ディスク４２からの反射光も入射する位置に開口制限プリズム３０を配置する場合にも、好適に用いることができる。また、上述の実施形態のように、ＬＤ４１からの光だけが入射する位置に開口制限プリズム３０を配置する場合には、Ｐ偏光またはＳ偏光の一方の偏光成分に対して開口制限プリズム３０を機能させるように反射膜５２や吸収膜５３を設けても良い。このように、Ｐ偏光またはＳ偏光の一方の偏光成分に対してだけ機能する開口制限プリズムでは、反射膜や吸収膜の層構造をより簡単に構成することができる。例えば、より少ない層数で反射膜や吸収膜を攻勢することができる。

なお、上述の実施形態では、低屈折率材料として酸化シリコン（ＳｉＯ_２）や、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）と酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）との混合物Ｍ３を用い、高屈折率材料として酸化チタン（ＴｉＯ_２）を用いる例を説明するが、多層膜の材料はこれに限らない。例えば、低屈折材料としてフッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）を、高屈折材料として５酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）や５酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）を好適に用いることができる。

ピックアップ光学系の構成を示す説明図である。 開口制限プリズムの構成を示す斜視図である。 開口制限プリズムの作用を示す説明図である。 開口エリアでの反射率を示すグラフである。 赤外光吸収エリアでの反射率を示すグラフである。 開口制限プリズムから出射する反射光の位相段差を示すグラフである。 実施例２の開口制限プリズムの様子を示す説明図である。 開口エリアでの反射率を示すグラフである。 第１吸収エリアでの反射率を示すグラフである。 第２吸収エリアでの反射率を示すグラフである。 開口エリアと第１吸収エリアの位相段差を示すグラフである。 第１吸収エリアと第２吸収エリアの位相段差を示すグラフである。

符号の説明

１１ ピックアップ光学系
１２，１３，１４ レーザーダイオード（ＬＤ）
３０，７１ 開口制限プリズム（プリズム）
３９ 対物レンズ
４１ フォトダイオード（ＰＤ）
４２ 光ディスク
５１ 基材
５２，７６，７８ 反射膜
５３，７７，７９ 吸収膜
５４，８１，８２ 開口
５６，８６ 開口エリア
５７ 赤外光吸収エリア
６１ 第１多層膜
６２ 第２多層膜
８７ 第１吸収エリア
８８ 第２吸収エリア

Claims (5)

1. 透明な材料からなる多面体の基材と、
   前記基材の外面に屈折率の異なる材料を複数積層して設けられ、前記基材を通って前記基材の内側から入射する入射光を、反射光として前記基材の内側に反射する反射膜と、
   前記反射膜上に設けられ、前記反射膜の一部分を露呈する開口を有し、該開口では前記反射膜に反射される所定波長の前記入射光を、前記反射膜を透過させて吸収する吸収膜と、
   を備え、前記反射光のうち前記所定波長域の反射光の径を選択的に制限することを特徴とするプリズム。
2. 前記反射膜は、低屈折率材料と高屈折率材料とが交互に積層された多層膜であることを特徴とする請求項１記載のプリズム。
3. 前記反射膜は、前記基材側から順に、青紫光を反射する第１多層膜と、赤色光を反射する第２多層膜とからなり、前記第２多層膜と空気との界面で赤外光を反射し、
   前記所定波長域の入射光は前記赤外光であることを特徴とする請求項１または２に記載のプリズム。
4. 前記吸収膜は、透明材料と、前記所定波長域の光を吸収する金属材料とを積層した薄膜であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のプリズム。
5. 複数種類の光ディスクを読み書きするために、前記光ディスク毎に定められた波長の光を、前記光ディスクに照射するピックアップ光学系において、
   前記複数種類の光ディスクに共通の光路に、請求項１ないし４のいずれかに記載のプリズムを備えることを特徴とするピックアップ光学系。

Images