JP4765380B2

JP4765380B2 - 光学素子

Info

Publication number: JP4765380B2
Application number: JP2005114520A
Authority: JP
Inventors: 真弘村川; 浩一村田
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2005-04-12
Filing date: 2005-04-12
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2025-04-12
Also published as: JP2006293066A

Description

本発明は、光記録媒体を再生及び／又は記録することができる互換性を有する光ヘッド装置などに用いる光学素子に関する。

ＤＶＤやＣＤ等の異なる規格の光記録媒体を再生及び／又は記録（以下、「再生・記録」という）することができる互換性を有する光ヘッド装置（以下、互換光ヘッド装置とよぶ）において、再生・記録の高速化、光ヘッド装置の小型化、或いは軽量化などについての試みが盛んに行われている。
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。

ところで、波長依存性（色収差）については、屈折率の異なる材料からなる合わせレンズを使って補正できることが知られている。一方、この合わせレンズは、その性質上、厚く、重くなってしまうため、互換光ヘッド装置の小型化、軽量化を損なう。そこで、合わせレンズ以外のもので波長依存性（色収差）を補正できる、小型かつ軽量な光学素子の開発が望まれている（例えば、特許文献１参照）。ところが、この特許文献１に記載の収差補正装置は、電気的手段を構成要素の一部に含んでいるので、構造が複雑であるとともに余分な電力消費を伴うなどの欠点を有している。

一方、波長依存性を積極的に利用し、ＣＤ用の波長のレーザ光に対しては回折機能を有するがＤＶＤ用の波長のレーザ光に対しては回折機能を有しない、またはその逆の機能を有する波長選択性のある回折光学素子が提案されている。しかしながら、ＣＤ用の長波長の光を出射するレーザ光に対して波面を変化させるが、ＤＶＤ用の短波長のレーザ光に対しては波面を変化させない、またはその逆の機能を有する波長選択性のある光学素子についてはこれまで殆ど考慮されていない。
特開２００１−２７３６６３号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、電気的な手段を必要とせずに、簡単な構造のもので互換光ヘッド装置のレンズ等の光学部品における波長依存性を補正することができ、しかも互換光ヘッド装置の小型化、軽量化を図ることができる光学素子を提供することを目的とする。

本発明は、少なくとも１枚の透明基板と、前記透明基板上に積層された少なくとも一つの第１薄膜と、少なくとも一つの第２薄膜と、を備える光学素子であって、前記第１薄膜は屈折率の波長依存性が大きい第１樹脂からなり、複数に分割された領域を含むとともに、各領域内で光学的に固有の均一厚さを有するとともに、各領域毎に凹凸が形成されることにより厚さが変動し、前記第２薄膜は前記第１樹脂よりも屈折率の波長依存性が小さい第２樹脂からなるとともに、前記第１薄膜の凹凸を補完するように第２樹脂が充填された構造を備え、前記第１薄膜及び前記第２薄膜は、当該第１薄膜と当該第２薄膜を透過する長短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ことにより、前記第１薄膜を透過する前記短い波長の光波と前記第２薄膜を透過する前記短い波長の光波との間に位相差が発生せず、前記第１薄膜を透過する前記長い波長の光波と前記第２薄膜を透過する前記長い波長の光波との間に所定の位相差が発生する光学素子を提供する。

本発明によれば、余分な電力消費を必要とせず、簡単な構造のものを用い、素子に入射する光波の波長の種類によって選択的に波面を変化させることができる光学素子を提供できる。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
[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１透明基板１１は、方形状を有するガラス製の薄い平板であって、一方の面（以下、外面という）には図示外の反射防止膜を形成している。また、この第１透明基板１１は、外面とは反対の面（以下、内面という）に、第１樹脂１３及び第２樹脂１４が成膜されている。

第１樹脂１３は、屈折率の波長分散性が大きい樹脂で所定の領域（図１の第１領域）に形成しており、本実施形態では紫外線硬化樹脂を用いている。
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。

ここで、第１樹脂１３は、これを透過する光波に対して、短波長λａ（本実施形態では６６０ｎｍ）の透過光における屈折率と長波長λｂ(本実施形態では７８０ｎｍ)の透過光における屈折率の差Δｎ_１（ａｂ）は０．０４７、即ち
Δｎ_１（ａｂ）＝｜ｎ_１（ａ）−ｎ_１（ｂ）｜
＝０．０４７
但し、ｎ_１（ａ）；第１樹脂１３での短波長光に対する屈折率
ｎ_１（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Δｎ_２が０．００７
Δｎ_２（ａｂ）＝｜ｎ_２（ａ）−ｎ_２（ｂ）｜
＝０．００７
但し、ｎ_２（ａ）；第２樹脂１３での短波長光に対する屈折率
ｎ_２（ｂ）；第２樹脂１４での長波長光に対する屈折率
・・・（２）
である。

また、この第１樹脂１３及び第２樹脂１４は、長短２種類の固有波長（λａ、λｂ；但しλａ＜λｂ）の光波のうち、一方の波長（６６０ｎｍ）の光波が透過するときの屈折率が同一
ｎ_１（ａ）＝ｎ_２（ａ）
但し、ｎ_１（ａ）；第１樹脂１３での短波長光に対する屈折率
ｎ_２（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Δｎ_１２（ｂ）
Δｎ_１２（ｂ）＝｜ｎ_１（ａ）−ｎ_２（ａ）｜
＝｜Δｎ_１（ｂ）−Δｎ_２（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ｎ_１（ａ）と第２樹脂１４の屈折率ｎ_２（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ｎ_１（ｂ）と第２樹脂１４の屈折率ｎ_２（ｂ）との差Δｎ_１２（ｂ）を０．０４に設定している。

第２透明基板１２は、第１透明基板１１と同一大きさを有するガラス製の薄い平板であって、第１、第２樹脂１３、１４を介して第１透明基板１１に一体に固着している。また、この第２透明基板１２にも、第２樹脂１４が固着する一方の面（以下、内面という）とは反対面（以下、外面という）に、図示外の反射防止膜を成膜している。

従って、本実施形態によれば、光学素子１に入射する短波長λａの平面波は、素子透過後も平面波で、光学素子１に入射する長波長λｂの平面波は、素子透過後は図１に示すパターンに従った波面を持つ光波となる。なお、本実施形態の光学素子１では、第１樹脂１３及び第２樹脂１４の形成パターンについて、特に図１に示すパターンに限定されるものではなく、例えば図３に示すようなパターンに形成してもよい。

[第２の実施形態]
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、本実施形態の第１樹脂２３及び第２樹脂２４は、第１の実施形態と同様に、長短２種類の特定の固有波長（λａ、λｂ；但しλａ＜λｂ）の光波のうち、一方の波長（６６０ｎｍ）の光波が透過するときの屈折率がともに同じであるとともに、他方の波長（７８０ｎｍ）の透過光に対して特定の屈折率差を有する。

従って、本実施形態によれば、前述の２種類の波長の光波が本素子を透過する際、７８０ｎｍの光波に対しては第３領域から第６領域の間で段階的に位相差をもたせることができる。また、６６０ｎｍの光波に対しては、第３領域〜第５領域を透過するものと第６領域を透過するものとの間に位相差は発生しない。すなわち、７８０ｎｍの光波は、図４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る。一方、６６０ｎｍの光波は、本素子を透過する際に波面が変化しない。
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。

なお、本実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば第１樹脂の断面状態が光学素子の中央部から左右（Ｘ）方向に若干ずれた２個所で高くそこから離れる周辺部に向けて３段階で低くなる２つの山型を有するパターン形状(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)のものでもよい。この場合、第２樹脂は、図５に示す第２樹脂と同様に、第１樹脂の凹凸を補完する状態に成膜する。これにより、第１透明基板の内面側の全面が平坦形状を呈する（第２樹脂のみ形成された領域が第６領域）。

[第３の実施形態]
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。

第１樹脂３３は、第２の実施形態の第１樹脂２３と同様の断面形状を有するものであって、中央部から周辺部に向けて３段の段部(以下、上段を第７領域、中段を第８領域、下段を第９領域とよぶ)を呈しているが、第２の実施形態と異なり、左右（Ｘ）方向のみでなく上下（Ｙ）方向についても、同様の段部(以下、上段を第１１領域、中段を第１２領域、下段を第１３領域とよぶ)が線対称に形成されている。一方、第２樹脂３４は、第１樹脂３３の上段部(第７領域及び第１１領域)が見えなくなる高さまで、第１樹脂３３の凹凸を補完する状態に成膜している。一方、第１樹脂３３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（以下、これを第１０領域とよぶ）にも均一厚さに第２樹脂３４を成膜している。一方、第２透明基板１２にも、同様に、第１樹脂３３と第２樹脂３４で領域１０〜１３が形成されている。
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。

従って、本実施形態によれば、第１、第２の実施形態と同様に、長波長λｂ（本実施形態でも７８０ｎｍ）の光波が本素子を透過する際、第７領域(又は第１１領域)から第１０領域の間で位相差を付与できる。また、短波長λａ（本実施形態でも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が発生しない。すなわち、７８０ｎｍの光波は、図６に示す平面パターンに倣った波面を作り出すことができ、６６０ｎｍの光波は波面を変えない。また、７８０ｎｍの光波が本素子を透過する際、各領域を透過する光波間に発生する位相差は、第３樹脂３５の厚さを変えることで、容易にその大きさを変更できる。

特に、本実施形態の光学素子は、６６０ｎｍの光波と７８０ｎｍ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。しかも、本実施形態によれば、第１の実施形態の光学素子１に比べ、より正確に非点収差を相殺できる。
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。

「例１」
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。

次に、第１樹脂１３の膜上にポジ型のフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィにより、図１のようなパターンを形成する。さらに、ドライエッチングを用いて、第１樹脂１３の第２領域の部分を除去する。続いて、第１樹脂１３よりも屈折率の波長分散性が小さい熱硬化性の第２樹脂１４を第２領域に充填し、さらにその上にガラス製の第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。

また、第２樹脂１４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。なお、第１樹脂１３に含まれる成分を調整することで、波長６６０ｎｍにおける第１樹脂１３の屈折率と第２樹脂１４の屈折率を一致させるとともに、波長７８０ｎｍにおける第１樹脂１３の屈折率と第２樹脂１４の屈折率との差を０．０４にする。

このようにして作製される本実施例の光学素子１において、波長７８０ｎｍの光波が本素子を透過する際、第１領域と第２領域とを透過する光波の間で、４４ｎｍの位相差を付与できる。また、波長６６０ｎｍの光波に対しては、第１領域と第２領域と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１に示すパターンに倣った波面を作り出すことができ、波長６６０ｎｍの光波は、波面を変化しない。また、波長７８０ｎｍの光波が本素子を透過する際、第１領域と第２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１３の厚さを変えることで、容易にその値を変更できる。
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。

「例２」
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。

次に、図５に示すパターンを形成するために、第１樹脂２３の膜上にポジ型のフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィとドライエッチングを繰り返し行ない、第４領域、第５領域、第６領域にある第１樹脂２３を厚さ１．１μｍだけ除去し、続いて、第５領域、第６領域にある第１樹脂２３を厚さ１．１μｍだけ除去し、最後に、第６領域にある樹脂４を１．１μｍの厚さだけ除去する。
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。

このように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、第３領域から第６領域の間で位相差を付与できる。また、波長６６０ｎｍの光波に対しては、第３領域から第５領域を透過する光波と第６領域を透過する光波との間に位相差が発生しない。すなわち、波長７８０ｎｍの光波は、図４に示すパターンに倣った波面を作り出すことができ、波長６６０ｎｍの光波は波面を変化しない。また、本実施例では、波長７８０ｎｍの光波が本素子２を透過する際、第３領域から第５領域を透過する光波と第６領域を透過する光波と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。
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。

「例３」
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。

図６に示す平面パターンを形成するために、前記第１樹脂３３の膜上にポジ型のフォトレジストを塗布し、フォトレジストとトライエッチングの技術を繰り返し用いて、領域１０、１２、１３の第１樹脂３３を厚さ１．１μｍ分除去し、続いて領域１０、１３の第１樹脂３３を厚さ１．１μｍ分除去し、最後に、領域１０の第１樹脂３３を、１．１μｍの厚さ分だけ除去する。

同様に、ガラス製の第２透明基板１２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２透明基板２に、屈折率の波長分散が大きい樹脂４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。

図６に示す平面パターンを形成するために、前記第１樹脂３３の膜上にポジ型のフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィとドライエッチングの技術を繰り替し用いて、領域８、９、１０の第１樹脂３３を厚さ１．１μｍ分除去し、続いて、領域９、１０の第１樹脂３３を厚さ１．１μｍ分除去し、最後に、領域１０の第１樹脂３３を１．１μｍの厚さ分だけ除去する。
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。

実施例１と同様に、第２樹脂３４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０．００７である。また、第１樹脂３３に含まれる成分を調整することで、波長６６０ｎｍにおける第２樹脂３４の屈折率と第１樹脂３３の屈折率を一致させて、波長７８０ｎｍにおける第２樹脂３４の屈折率と第１樹脂３３の屈折率の差を０．０４にする。
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。

また、波長７８０ｎｍの光波が本素子を透過する際、各領域を透過する光波間に発生する位相差は、第１樹脂３３の厚さを変えることで、容易にその大きさを変えることができる。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、装置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。実施例１の光学素子に比べ、より正確に非点収差を相殺することができる。

また、本実施例の応用として、図１０に示す断面構造をもち、図９に示す平面パターンとなる光学素子がある。この場合、前記互換光ヘッド装置において、波長６６０ｎｍ帯の光波には作用せず、波長７８０ｎｍ帯の光波にのみ作用するレンズとして使うことができる。なお、図１０において、第１樹脂は３５、第２樹脂は３６で示す。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。

本発明の光学素子は、電気的な手段を必要とせずに簡単な構造のもので、光学部品における波長依存性を補正することができる効果を有し、小型化、軽量化を図ることができる互換光ヘッド装置等のレンズとして有用である。

本発明の第１の実施形態に係る光学素子のパターンを示す平面図。図１のII-II線断面図。本発明の第１の実施形態に係る光学素子のパターンの変形例を示す平面図。本発明の第２の実施形態に係る光学素子のパターンを示す平面図。図４のV-V線断面図。本発明の第３の実施形態に係る光学素子のパターンを示す平面図。図６のＡ−Ａ線断面図。図６のＢ−Ｂ線断面図。本発明の第３の実施形態に係る光学素子のパターンの変形例を示す平面図。図９のX-X線断面図。

符号の説明

１、２、３光学素子
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

少なくとも１枚の透明基板と、
前記透明基板上に積層された少なくとも一つの第１薄膜と、少なくとも一つの第２薄膜と、を備える光学素子であって、
前記第１薄膜は屈折率の波長依存性が大きい第１樹脂からなり、複数に分割された領域を含むとともに、各領域内で光学的に固有の均一厚さを有するとともに、各領域毎に凹凸が形成されることにより厚さが変動し、
前記第２薄膜は前記第１樹脂よりも屈折率の波長依存性が小さい第２樹脂からなるとともに、前記第１薄膜の凹凸を補完するように第２樹脂が充填された構造を備え、
前記第１薄膜及び前記第２薄膜は、当該第１薄膜と当該第２薄膜を透過する長短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ことにより、前記第１薄膜を透過する前記短い波長の光波と前記第２薄膜を透過する前記短い波長の光波との間に位相差が発生せず、前記第１薄膜を透過する前記長い波長の光波と前記第２薄膜を透過する前記長い波長の光波との間に所定の位相差が発生する、光学素子。