JP3419833B2 - ビームスプリッタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光路中に配置されて光
を分離するビームスプリッタに係り、特に経時変化が小
さく、耐環境性の強い入射角無依存のビームスプリッタ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】光路中に配置されて光を反射光と透過光
とに分離する従来のビームスプリッタの一例の構成を図
５に示す。図５において、三角柱状の第１の基板５１の
底面に誘電体多層膜５３が形成されており、誘電体多層
膜５３の表面に、接着剤層５４を介して第２の基板５２
が接着固定されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、反射率と透過率
及びＰ偏光とＳ偏光の位相差のそれぞれの入射角依存性
の小さなビームスプリッタが研究されている。このよう
なビームスプリッタでは、誘電体多層膜を構成する各層
の微妙な光学的特性の変化がＰ偏光、Ｓ偏光の反射率、
透過率及びＰ偏光とＳ偏光の位相差に大きな影響を及ぼ
し、入射角依存性を大きくさせるという問題があった。

【０００４】前記光学的特性を微妙に変化させる原因と
しては、接着剤層に接する多層膜の層が接着剤に含まれ
ている水分を吸収したり、基板にＰｂが含まれている場
合に基板に接する層にＰｂが浸透することがあげられ
る。

【０００５】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
もので、誘電体多層膜を構成する各層の光学的特性の変
化を少くし、安定した特性を得ることのできるビームス
プリッタを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のビーム
スプリッタは、表面に多層膜５３が形成された第１の基
板５１に、接着剤層５４を介して第２の基板５２を接着
してなるビームスプリッタ１３において、多層膜５３の
接着剤層５４に接する層５５の膜材料が、ＨｆＯ₂ もし
くはＨｆであることを特徴とする。

【０００７】請求項２に記載のビームスプリッタは、表
面に多層膜５３が形成された第１の基板５１に、接着剤
層５４を介して第２の基板５２を接着してなるビームス
プリッタ１３において、多層膜５３の接着剤層５４に接
する層５５の膜材料が、金属であることを特徴とする。

【０００８】請求項３に記載のビームスプリッタは、多
層膜５３の第１の基板５１に接する層５３aの膜材料
が、TiO₂であることを特徴とする。

【０００９】請求項４に記載のビームスプリッタは、多
層膜５３は、反射率または透過率の入射角の依存性が小
さいことを特徴とする。

【００１０】請求項５に記載のビームスプリッタは、多
層膜５３は、光を分離する際に発生するＰ偏光成分とＳ
偏光成分との位相差が入射角依存性が小さいことを特徴
とする。

【００１１】請求項６に記載のビームスプリッタは、多
層膜５３は反射率または透過率の入射角依存性が小さ
く、かつ、光を分離する際に発生するＰ偏光成分とＳ偏
光成分との位相差が入射角依存性が小さいことを特徴と
する。

【００１２】

【００１３】請求項７に記載のビームスプリッタは、多
層膜５３は、HfO₂もしくはHf、TiO₂、MgF₂、Al₂O₃を含
む、少くとも４種類の膜材料で構成されていることを特
徴とする。

【００１４】請求項８に記載のビームスプリッタは、多
層膜５３は、金属、TiO₂、MgF ₂ 、Al₂O₃を含む少くとも
４種類の膜材料で構成されていることを特徴とする。

【００１５】

【００１６】

【作用】請求項１、２、７、８に記載のビームスプリッ
タにおいては、多層膜５３の接着剤層５４に接する層の
膜材料をＨｆＯ₂、Ｈｆ、金属のうちのいずれか１つで
構成したので、接着剤層５４に含まれる水分による多層
膜５３の光学的特性の変化を少なくすることができ、安
定した特性のビームスプリッタ１３が得られる。

【００１７】請求項３、７、８に記載のビームスプリッ
タにおいては、多層膜５３の第１の基板５１に接する層
の膜材料をＴｉＯ₂で構成したので、第１の基板５１に
Ｐｂが含まれている場合に、ＴｉＯはＰｂが混入しても
光学的特性の変化が少ないので、安定した特性のビーム
スプリッタ１３が得られる。

【００１８】請求項４、５、６に記載のビームスプリッ
タにおいては、多層膜５３の特性が入射角によって変化
することを少くしたので、光学装置にビームスプリッタ
を配置するときの設計の自由度を向上させることができ
る。

【００１９】

【実施例】以下、本発明のビームスプリッタの一実施例
を図面を参照して説明する。

【００２０】図１に本発明の一実施例の構成を示す。図
１において、図５に示す従来例の部分に対応する部分に
は同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
図１に示す本実施例によるビームスプリッタ１３の設計
波長は７９０nmであり、Ｐｂを含んだ屈折率１．７６の
第１の基板５１上に、３種類の材料ＴｉＯ₂ （５３
ａ）、Ａｌ₂ Ｏ₃ （５３ｂ）、ＭｇＦ₂ （５３ｃ）が積
層されてなる誘電体多層膜５３が形成されている。誘電
体多層膜５３は、Ｈｆ、Ｈｆ₂ あるいは金属のうちのい
ずれか１つの膜層５５を介して、接着剤層５４で第２の
基板５２に接着固定されている。また、誘電体多層膜５
３の第１の基板５１に接する層は、材料がＴｉＯ₂ の層
５３ａとなっている。なお、誘電体多層膜５３の各層の
光学的膜厚の一例を表１に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】本実施例によれば、ＨｆＯ₂ 、Ｈｆあるい
は金属膜層５５は、水分により光学的特性が変化し難い
ので、作製時における接着剤にもともと含まれている水
分や、接着剤が保管あるいは使用時に周囲から吸収した
水分による光学的特性変化が小さくできる。

【００２３】また、基板にＰｂが含まれている場合、基
板に接する層にＰｂが浸透することがあるが、ＴｉＯ₂
はＰｂが浸透しても、光学的特性の変化は少ないので安
定した特性が得られる。

【００２４】したがって、各層の微妙な光学的特性の変
化がＰ偏光、Ｓ偏光の反射率、透過率およびＰ偏光とＳ
偏光の位相差に大きな影響を及ぼすような入射角無依存
のビームスプリッタにおいて、作製時あるいは経時的に
安定したものが実現できる。

【００２５】図２、図３に、それぞれ反射率、位相差の
入射角依存性を示す。入射角４５°±１０°においてＲ
_P １８±５％、Ｔ_r ９５％以上、位相差が−１５±５°
となっている。

【００２６】なお、上記実施例に示した誘電体多層膜５
３の構成は一例を示したものであり、本発明の主旨を逸
脱しない範囲で他の構成であってもよい。

【００２７】次に図４を参照して、本発明のビームスプ
リッタを用いた光学装置の一例として、光学式情報記録
再生装置の構成例を説明する。

【００２８】ＧｄＦｅＣｏ、ＴｂＦｅＣｏ等の磁性部材
からなるディスクを垂直方向に磁化して情報を記録し、
また、これを読み取る光磁気方式の記録再生装置（以
下、ＭＯドライバ）が知られている。かかるＭＯドライ
バは、ディスク上にレーザビームを照射することによっ
て、ディスクにキュリー点以上のエネルギを与えて、外
部磁場の磁性方向に応じた磁性をディスクの垂直方向に
与えることによって情報を記録する。また、ディスクに
記録された情報の読取りは、ディスクの磁性方向に応じ
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て、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。

【００２９】図４は、かかるＭＯドライバの一例の構成
を示すブロック図であり、図においては磁場変調方式の
ＭＯドライバが例示されている。図において、ディスク
１は、スピンドルモータ２によって回転されており、デ
ィスク１の記録面側（図においては下面）には、レーザ
ビームを照射する光ヘッド１００が、ディスク１の反記
録面側（図においては上面）には、外部磁場を発生する
磁気ヘッド３００が、それぞれ設けられている。光ヘッ
ド１００は、ディスク１の半径方向に図示しないキャリ
ッジによって移動される。光ヘッド１００には、レーザ
ビームを出射するための半導体レーザダイオード（以下
ＬＤ）１１と、光速を複数の回折光に分岐するグレーテ
ィング素子（以下グレーティング）１６と、非平行光路
中に配置されたビームスプリッタ１３が設けられてい
る。ＬＤ１１から出射された出射光は、これらを介して
対物レンズ１２に導かれ、ディスク１上に集光される。

【００３０】なお、グレーティング１６は、トラッキン
グサーボ方式として、周知な３ビーム法を使用する場合
に必要なものであり、プッシュブル法等の１ビーム方式
のトラッキングサーボ方式を用いる場合には、グレーテ
ィング１６を設ける必要はない。

【００３１】一方、ディスク１を反射した反射光は、対
物レンズ１２を介してビームスプリッタ１３に導かれ、
光路を曲げられた後、λ／２板１７に入射されて、偏光
面が４５°回転させられる。反射光はシリンドリカルレ
ンズ１９によって非点収差が与えられ、偏光ビームスプ
リッタ（以下ＰＢＳ）１４に導かれる。ＰＢＳ１４は、
反射光の例えばＰ偏光成分を透過し、Ｓ偏光成分を反射
して、それぞれの成分の光を分離し、分離された各偏光
成分の光は、受光素子２０、２１にそれぞれ導かれる。

【００３２】ディスク１に記録された情報は、受光素子
２０の出力と受光素子２１の出力との差を演算して得ら
れ、また一方の受光素子（図示の例では受光素子２０）
を適宜分割して、受光したビームの分布、強度などか
ら、フォーカスサーボ、トラッキングサーボなどに必要
なエラー信号が生成される。

【００３３】一方、磁気ヘッド３００は、外部磁場を与
えるためのコイル３１と、コイル３１に流す電流を与え
るドライバ３２が設けられ、ドライバ３２は、エンコー
ダ３３によって変調された変調信号に基づいて、コイル
３１に供給する電流の極性を制御する。

【００３４】上記のように構成された光学式情報記録再
生装置によると、非平行光路中に設けられたビームスプ
リッタ１３を、例えば図１に示すように構成することに
より、光学的特性を安定させることができる。

【００３５】なお、本発明によるビームスプリッタ１３
を他の光学装置に設けても、同様の効果を得ることがで
きる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のビームス
プリッタによれば、多層膜と第２の基板とを接着する接
着剤層に接する層の膜材料にHfO₂、Hf、金属のいずれか
を用いたので、水分による光学的特性の変化を少くし、
安定した特性を得ることができる。また、基板にPbが混
入していても、基板に接する膜材料にTiO₂を用いること
により、Pbによる光学的特性の変化を少くすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のビームスプリッタの一実施例の構成を
示す縦断面図である。

【図２】図１に示すビームスプリッタの反射率特性を示
す線図である。

【図３】図１に示すビームスプリッタの位相差特性を示
す線図である。

【図４】本発明のＭＯドライバの一例の構成を示すブロ
ック図である。

【図５】従来のビームスプリッタの一例の構成を示す図
である。

【符号の説明】

１３ ビームスプリッタ ５１ 第１の基板 ５２ 第２の基板 ５３ 誘電体多層膜 ５４ 接着剤層 ５５ 膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清本 浩伸 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オムロン株式会社内 (72)発明者 細川 速美 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オムロン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−56605（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−92702（ＪＰ，Ａ)

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に多層膜が形成されたPbを含む第１
   の基板に、接着剤層を介して第２の基板を接着してなる
   ビームスプリッタにおいて、 前記多層膜の前記第１の基板に接する層の膜材料が、Ti
   O ₂ であることを特徴とするビームスプリッタ。
2. 【請求項２】 前記多層膜の前記接着剤層に接する層の
   膜材料が、HfO ₂ もしくはHf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。
3. 【請求項３】 前記多層膜の前記接着剤層に接する層の
   膜材料が、金属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。
4. 【請求項４】 前記多層膜は、反射率または透過率の入
   射角依存性が小さいことを特徴とする請求項１、２また
   は３に記載のビームスプリッタ。
5. 【請求項５】 前記多層膜は、光を分離する際に発生す
   るP偏光成分とS偏光成分との位相差が入射角依存性が小
   さいことを特徴とする請求項１、２または３に記載のビ
   ームスプリッタ。
6. 【請求項６】 前記多層膜は、反射率または透過率の入
   射角依存性が小さく、かつ、光を分離する際に発生する
   P偏光成分とS偏光成分との位相差が入射角依存性が小さ
   いことを特徴とする請求項１、２または３に記載のビー
   ムスプリッタ。
7. 【請求項７】 前記多層膜は、HfO₂もしくはHf、TiO₂、
   MgF₂、Al₂O₃を含む、少くとも４種類の膜材料で構成さ
   れていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに
   記載のビームスプリッタ。
8. 【請求項８】 前記多層膜は、金属、TiO₂、MgF ₂ 、Al₂O
   ₃を含む少くとも４種類の膜材料で構成されていること
   を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のビーム
   スプリッタ。