JP4924319B2 - 開口フィルタおよび光ピックアップ - Google Patents

Description

本発明は、開口フィルタおよび光ピックアップに関し、詳しくは、３波長以上の光源を使用して、一つのレンズで光ディスクに複数の波長の光線を集光する際に使用され、入射する複数の光線に対して絞り機能を有する開口フィルタおよびそれを用いた光ピックアップに関する。

近年、デジタルデータが高密度記録されたディスクを用いる光ディスクシステムが製品化されている。この光ディスクシステムに用いられるディスクには、プログラムデータや音声データなどが記録されたＣＤ（Compact Disc）の他、映像などの大容量データを高密度に記録することができるＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などがある。
このようなＣＤやＤＶＤ等の光ディスクに対する情報の記録や再生を行う際は光ピックアップが使用されるが、一つの光ピックアップでＣＤやＤＶＤ等に対応するためには、複数の波長の光線を一つの対物レンズで光ディスクのピット上に集光できるよう絞り機能を有する開口フィルタが用いられる。

図８、図９に、従来の開口フィルタを示す。図８は、開口フィルタの構造を示す図であり、図９は、光ディスクに光線を集光する際の使用例を示す図である。具体的には、図９の構成は、光ピックアップにおいて波長の異なる２つの光線を出射する光源から出射された光線を光ディスク上に照射する部分を示しており、開口フィルタ１と対物レンズ２を用いて光ディスク３のピットに光線を照射する。光源から出射される光線は、波長λ１と波長λ２の光線であり、開口フィルタ１のＡ領域は波長λ１と波長λ２の光線を共に透過し、開口フィルタ１のＢ領域は波長λ２の光線のみを透過して波長λ１の光線は反射する。従って、対物レンズ２には、波長λ１の光線は所定の範囲に絞り込まれた状態で入射する。
一方、光ディスク３には、便宜的に波長λ１により読み出される第２の記録層と波長λ２により読みだされる第１の記録層とを記載している波長λ１の光線とλ２の光線では対物レンズ２によって光ディスク３に集光する焦点距離が異なるので、焦点はそれぞれ異なった深さに位置しており、対物レンズ２により波長λ１の光線は第２の記録層に集光し、波長λ２の光線は第１の記録層に集光する。例えば、波長λ１の光線を開口フィルタ１において絞り込まないで対物レンズ２に入射すると、対物レンズ２の収差により第２の記録層に光線が集光しなくなる。この問題を解決するために、複数の波長の光線を使用する光ピックアップには、開口フィルタ１が用いられる。

図８、図９に示す開口フィルタ１の構造は、ガラス基板４のＡ領域には第１の光学多層膜５を位相調整膜として成膜し、ガラス基板４のＢ領域には第２の光学多層膜６を波長選択膜として成膜したものである。第１の光学多層膜（位相調整膜）５と第２の光学多層膜（波長選択膜）６とは異なる薄膜構成であり、各々、高屈折材料（Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５等）と低屈折率材料（ＳｉＯ_２、ＭｇＦ_２等）を交互に蒸着することにより多層膜として構成されたものである。
一方、このような多層膜を用いた場合、光学膜厚ｎ_１ｄ_１の波長選択膜と光学膜厚ｎ_２ｄ_２の位相調整膜とを波長λ２の光線が透過したとき、波長選択膜と位相調整膜との間の光学膜厚の差｜ｎ_２ｄ_２−ｎ_１ｄ_１｜により生じる位相差（δ）が大きいという問題があった。それは、各屈折率材料固有の波長分散特性により、屈折率ｎの波長依存性が大きかったためである。そこで、上述した多層膜の最下層と最上層に中間屈折率材料（Ａｌ_２Ｏ_３）を積層することによって、位相差（δ）を小さくすることが提案されている（例えば、特許文献１）。しかし、近年、ＣＤ、ＤＶＤに加えて４０５ｎｍ帯の青紫色レーザを用いたＢｌｕ−ｒａｙ ＤｉｓｃやＨＤＤＶＤ等のブルーレーザディスク（以下、ＢＤと称す）も記録再生可能な３波長対応の光ピックアップにおいては、４０５ｎｍ帯は、ＣＤ（７８０ｎｍ帯）やＤＶＤ（６６０ｎｍ帯）に比べて位相差（δ）の波長依存性が非常に大きくなり波面収差を十分抑圧しきれないという問題があった。波面収差が大きすぎると、光ディスクからの読み取りエラーも多くなるため光ピックアップ設計上重要な課題である。
これに対して、波長選択膜と位相調整膜のいずれか一方の最上層の光学薄膜をエッチングして光学膜厚ｎｄを０．７〜１．３にすることにより、位相差（δ）を調整して位相差δによる波面収差を許容範囲に抑える開口フィルタが提案されている（例えば、特許文献２）。このような開口フィルタを用いることで、ＣＤ、ＤＶＤに加え、ＢＤに対しても記録再生可能な光ピックアップを提供することができる。

特開平１１−３２８７１５号公報 特開２００６−２２８３０６号公報

しかしながら、特許文献２に記載の開口フィルタでは、フォトリソグラフィ技法とエッチング技法とからなる従来の製造方法において、波長選択膜と位相調整膜のいずれか一方の最上層の光学薄膜をエッチングするエッチング工程が更に追加されるので、製造コストが過大となる問題がある。また、波長４０５ｎｍが追加されたことにより、位相差（δ）による波面収差の抑圧がより困難となるが、位相調整膜や波長選択膜を構成するための、より好ましい屈折率材料の組み合わせに関しては開示されていない。
そこで、本発明は、２波長以上の多波長対応の開口フィルタにおいて、多層薄膜を形成する高屈折率材料と低屈折率材料の波長分散差が極めて大きくなる場合でも、位相差（δ）を抑えて光学系の波面収差を効果的に抑圧することができ、製造上も簡便な開口フィルタおよびそれを用いた光ピックアップを提供することを目的とする。

図１に、任意の屈折率材料Ａ、Ｂについて、透過する光の波長と屈折率との関係を概略的に示す。本発明者は、前記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、開口フィルタを構成する光学多層膜（波長選択膜と位相調整膜）の各屈折率材料について、任意の２波長（λ_１、λ_２）における屈折率差（波長分散：Δｎ_Ａ、Δｎ_Ｂ）の差である波長分散差（｜Δｎ_Ａ−Δｎ_Ｂ｜）を所定の値以下にすることにより、その目的を達成し得ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。

すなわち、本発明の第１の形態に係る開口フィルタは、互いに波長の異なる複数の光のうち、前記複数の光を全て透過する円形の第１の領域と、当該第１の領域の周縁の外側に所定の波長の光の透過を阻止する第２の領域と、を有する開口フィルタであって、前記複数の光は、少なくとも波長λ１＝４０５（ｎｍ）の光と、波長λ２＝６６０（ｎｍ）の光と、を含み、前記第１の領域は、屈折率の異なる第１の屈折率材料と第２の屈折率材料とを交互に積層してなる第１の光学多層膜からなり、前記第２の領域は、前記第１の屈折率材料と前記第２の屈折率材料とを交互に積層してなる第２の光学多層膜からなり、前記第１の屈折率材料における前記波長λ１に対する屈折率と前記波長λ２に対する屈折率との差をΔｎ１とし、前記第２の屈折率材料における前記波長λ１に対する屈折率と前記波長λ２に対する屈折率との差をΔｎ２とし、波長分散差Δｎ１２と前記Δｎ１及び前記Δｎ２との関係をΔｎ１２＝｜Δｎ１−Δｎ２｜としたとき、前記波長分散差Δｎ１２は、
Δｎ１２≦０．０９
を満足し、
前記第２の領域の前記波長λ１における光学膜厚をｎ１ｄ１（λ１）とし、
前記第２の領域の前記波長λ２における光学膜厚をｎ１ｄ１（λ２）とし、
前記第１の領域の前記波長λ１における光学膜厚をｎ２ｄ２（λ１）とし、
前記第１の領域の前記波長λ２における光学膜厚をｎ２ｄ２（λ２）とし、
前記波長λ１における前記第１の領域と前記第２の領域との位相差をδ（λ１）とし、
前記波長λ２における前記第１の領域と前記第２の領域との位相差をδ（λ２）としたとき、
δ（λ１）＝ｎ２ｄ２（λ１）−ｎ１ｄ１（λ１）
δ（λ２）＝ｎ２ｄ２（λ２）−ｎ１ｄ１（λ２）
を満足し、
前記δ（λ１）と前記δ（λ２）との位相差の差Δδを、Δδ＝δ（λ１）−δ（λ２）
としたとき、前記位相差の差Δδは、
Δδ≦１４（ｎｍ）
を満足することを特徴とする。
本発明の第２の形態に係る開口フィルタは、前記第１の屈折率材料がランタンチタネート又はランタンアルミネートであり、前記第２の屈折率材料がＭｇＦ _２ であることを特徴とする。
本発明の第３の形態に係る開口フィルタは、前記第１の領域を構成する光学多層膜の層数が１５層であり、前記第２の領域を構成する光学多層膜の層数が２０層であることを特徴とする。
本発明の第４の形態に係る開口フィルタは、前記第１の領域を構成する光学多層膜の層数が１３層であり、前記第２の領域を構成する光学多層膜の層数が１６層であることを特徴とする。
本発明の第５の形態に係るピックアップは、光源と、当該光源から出射された光を光記録媒体に集光するための対物レンズと、前記光記録媒体で反射された光を検出する光検出器と、を備える光ピックアップであって、前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に、本発明の第１乃至第４のうちいずれかの形態に係る開口フィルタが配設されることを特徴とする。
［適用例１］適用例１に係る開口フィルタは、互いに波長の異なる複数の光線のうち、全ての波長の光線を透過する第１の領域と、所定の波長の光線の透過を阻止する第２の領域とを有する開口フィルタであって、前記第１の領域は、屈折率の異なる第１の屈折率材料と第２の屈折率材料とを交互に積層してなる第１の光学多層膜からなり、前記第２の領域は、屈折率の異なる第３の屈折率材料と第４の屈折率材料とを交互に積層してなる第２の光学多層膜からなり、前記波長の異なる複数の光線のうち、任意の２つの波長における第１の屈折率材料の屈折率差Δｎ１と、前記任意の２つの波長における第２の屈折率材料の屈折率差Δｎ２との差（｜Δｎ１−Δｎ２｜）である波長分散差Δｎ１２と、前記波長の異なる複数の光線のうち、任意の２つの波長における第３の屈折率材料の屈折率差Δｎ３と、前記任意の２つの波長における第４の屈折率材料の屈折率差Δｎ４との差（｜Δｎ３−Δｎ４｜）である波長分散差Δｎ３４とがともに０．０９以下であることを特徴とする。

適用例１に係る開口フィルタによれば、互いに波長の異なる複数の光線のうち、全ての波長の光線を透過する第１の領域と、所定の波長の光線の透過を阻止する第２の領域とがともに、屈折率の異なる屈折率材料を交互に積層してなる光学多層膜から構成されており、任意の２つの波長において、第１および第２の屈折率材料の屈折率差から求められる波長分散差と、第３および第４の屈折率材料の屈折率差から求められる波長分散差とがともに０．０９以下であるので、位相差（δ）をゼロ付近に設定できるだけでなく、位相差（δ）の波長依存性（波長分散）を小さくすることが可能となる。しかも、既存の屈折率材料の中から波長分散差を所定の値以下にする組み合わせを選定すればよいだけであるので、開口フィルタの製造も簡便である。
このような適用例１に係る開口フィルタは、例えば、第１の領域を位相調整膜として構成し、第２の領域を波長選択膜として構成することにより、ＣＤとＤＶＤの２波長のみならず、ＢＤも含めた３波長対応の開口フィルタとして優れた性能を発揮する。多波長対応の開口フィルタとして使用する場合、好ましい波長分散差は０．０６以下であり、より好ましくは０．０４以下である。

［適用例２］適用例２に係る開口フィルタにおいては、前記第１〜第４の屈折率材料が、Ｔａ_２Ｏ_５、ランタンチタネート、Ａｌ_２Ｏ_３、ランタンアルミネート、ＭｇＦ_２、ＳｉＯ_２のいずれかであることが好ましい。
適用例２に係る開口フィルタによれば、多層膜を形成するための屈折率材料を前記した既存の屈折率材料の中から適宜選べばよいので、前記した第１の領域や第２の領域を構成する光学多層膜の製造が容易となり、結果的に開口フィルタの製造も簡便となる。特に、屈折率材料としてランタンアルミネートとＭｇＦ_２の組み合わせであると、前記した第１の領域や第２の領域における波長分散差を非常に小さくできるので、開口フィルタの位相差（δ）の波長依存性も極めて小さくでき、光ピックアップ用として非常に好ましい。

［適用例３］適用例３に係る開口フィルタにおいては、前記第１の領域および前記第２の領域を構成する屈折率材料の組み合わせが同じであることが好ましい。
第１の領域と第２の領域は、ともに低屈折率材料と高屈折率材料とを交互に積層した多層膜であるが、これらの屈折率材料を同じ組み合わせに設定すると、例えば、蒸着により多層膜を製造する際に同じ製造装置を有効に活用することができ、製造コスト的に有利である。

［適用例４］適用例４に係る開口フィルタにおいては、前記第１の領域および前記第２の領域の少なくともいずれか一方を構成する光学多層膜の層数が１２〜３０層であることが好ましい。
適用例４に係る開口フィルタによれば、第１の領域あるいは第２の領域における光学多層膜の層数が所定の範囲内であるので、製造の簡便さと開口フィルタの光学特性とのバランスがとれており好ましい。特に、第１の領域として、位相調整膜のより好ましい層数は１２〜１６層であり、第２の領域として、波長選択膜の好ましい層数は、１４〜２０層である。なお、波長選択膜の層数が少ないと、光線透過率が過大となり、波長選択性が低下する。

［適用例５］適用例５に係る開口フィルタにおいては、前記互いに波長の異なる複数の光線のうち、一つの光線の波長が４０５ｎｍ付近であることが好ましい。
適用例５に係る開口フィルタによれば、複数の光線のうち一つの光線の波長が４０５ｎｍ付近であるので、ＣＤ、ＤＶＤおよびＢＤ用の３波長対応開口フィルタとして好適に使用可能である。

［適用例６］適用例６に係る開口フィルタにおいては、該開口フィルタが対物レンズと一体化されていることが好ましい。
適用例６に係る開口フィルタによれば、通常、ガラス基板の上に位相調整膜と波長選択膜とを蒸着等の手段により形成して製造されるが、該開口フィルタを対物レンズと一体化すると光ピックアップの光学系を簡素化できる。
［適用例７］適用例７に係る開口フィルタにおいては、位相差板と一体化されていることが好ましい。
適用例７に係る開口フィルタによれば、光ピックアップで用いられる１／４波長板等の位相差板をガラス基板の代わりに用いることで、光ピックアップの光学系を簡素化できる。

［適用例８］適用例８に係る光ピックアップは、互いに波長の異なる複数の光線をそれぞれ出射する光源と、当該複数の光線を光記録媒体に集光するための対物レンズと、集光し光記録媒体で反射した前記複数の光線を検出する光検出器とを備える光ピックアップであって、前記光源と対物レンズとの間の光路中に上述したいずれかの開口フィルタが配設されることを特徴とする。
適用例８に係る光ピックアップによれば、光源と対物レンズとの間の光路中に上述したいずれかの開口フィルタが配設されているので、２波長以上の多波長を用いた場合でも、位相差（δ）を抑えて光学系の波面収差を効果的に抑圧することの可能な光ピックアップを提供できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔開口フィルタおよび光ピックアップの構成〕
図２に、本実施形態に係る開口フィルタ３２を含む光ピックアップ１０の概略構成図を示す。尚、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤの３種類の光ディスクを記録再生可能な光ピックアップのレイアウトについては、光ピックアップメーカー各社から様々なレイアウトが提案されている。例えば、特開２００６−３０２４８４号に開示された図５９、６０、６１、特開２００７−２６５４０号に開示された図１、更に、特開２００６−１２０１８９号に開示された図１などがある。従って、本願に係る光ピックアップのレイアウトについては、本願の図２に記載した構成図に限定されるものではなく、設計者の技術思想等に基づいて適宜選択することができるものである。
本実施形態において、光ピックアップ１０は、焦点位置の異なる３種の光ディスク（ＣＤ１００、ＤＶＤ２００、ＢＤ３００）に対して互いに波長の異なる３種類のレーザビーム（７８０ｎｍ、６６０ｎｍ、４０５ｎｍ）を照射し、それぞれ所定の信号を検出するように構成されている。
具体的には、光ピックアップ１０は、ＣＤ１００に関する光学系として、波長７８０ｎｍのレーザビームを発生するレーザダイオード（以下、「ＬＤ」ともいう）２０、コリメートレンズ２２、偏光ビームスプリッタ２４、レンズ２６、ダイクロイックプリズム２８、１／４波長板３０、開口フィルタ３２、対物レンズ３４、および波長７８０ｎｍのレーザビームでＣＤ１００から読み取った信号を検出する信号検出系３６を含んで構成される。

また、光ピックアップ１０は、ＤＶＤ２００に関する光学系として、波長６６０ｎｍのレーザビームを発生するＬＤ４０、レンズ４２、偏光ビームスプリッタ４４、および波長６６０ｎｍのレーザビームでＤＶＤ２００から読取った信号を検出する信号検出系４６を含んで構成される。ただし、ＣＤ１００と共通する光学系については説明を省略した。

さらに、光ピックアップ１０は、ＢＤ３００に関する光学系として、波長４０５ｎｍのレーザビームを発生するＬＤ５０、レンズ５２、偏光ビームスプリッタ５４、レンズ５６、ダイクロイックプリズム５８、および波長４０５ｎｍのレーザビームでＢＤ３００から読取った信号を検出する信号検出系６０を含んで構成される。ただし、ＣＤ１００およびＤＶＤ２００と共通する光学系については説明を省略した。

図３は、図２における開口フィルタ３２および対物レンズ３４を拡大した図であり、開口フィルタ３２の使用例を示す。
この開口フィルタ３２は、ガラス基板３２１の上に、互いに波長の異なる複数の光線のうち、全ての波長の光線を透過する第１の領域である位相調整膜３２２と、所定の波長の光線の透過を阻止する第二の領域である波長選択膜３２３とが形成されている。
前記位相調整膜３２２は、屈折率の異なる第１の屈折率材料と第２の屈折率材料とを交互に積層してなる第１の光学多層膜からなり、前記波長選択膜３２３は、屈折率の異なる第３の屈折率材料と第４の屈折率材料とを交互に積層してなる第２の光学多層膜からなり、前記波長の異なる複数の光線のうち、任意の２つの波長における第１の屈折率材料の屈折率差Δｎ１と、前記任意の２つの波長における第２の屈折率材料の屈折率差Δｎ２との差（｜Δｎ１−Δｎ２｜）である波長分散差Δｎ１２と、前記波長の異なる複数の光線のうち、任意の２つの波長における第３の屈折率材料の屈折率差Δｎ３と、前記任意の２つの波長における第４の屈折率材料の屈折率差Δｎ４との差（｜Δｎ３−Δｎ４｜）である波長分散差Δｎ３４とがともに０．０９以下となっている。

図４は、図２における開口フィルタ３２を光軸方向から見た図である。開口フィルタ３２は、波長４０５ｎｍ、６６０ｎｍおよび７８０ｎｍの光を９５％以上透過させる位相調整膜３２２からなる円形のＡ領域（第１の領域）と、波長４０５ｎｍおよび６６０ｎｍの光は９５％以上透過するが、波長７８０ｎｍの光を４％以下しか透過しない波長選択膜３２３からなるＢ領域（第２の領域）とに分かれている。図５に、この開口フィルタ３２による分光特性を概略的に示す。
波長４０５ｎｍおよび６６０ｎｍの光は、Ａ領域も外側のＢ領域も透過するため、波長４０５ｎｍおよび６６０ｎｍの光に対応するＮＡ（開口数）は対物レンズの有効径で決まる。また、波長７８０ｎｍの光はこのＡ領域のみを透過するため、波長７８０ｎｍの光に対応する実効的なＮＡは円形のＡ領域の直径で決まる。

位相調整膜３２２および波長選択膜３２３は、いずれも光学多層膜からなり、屈折率材料としては、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５、ランタンチタネート、Ａｌ_２Ｏ_３、ランタンアルミネート、ＭｇＦ_２、およびＳｉＯ_２等があるが、Ｔａ_２Ｏ_５、ランタンチタネート、Ａｌ_２Ｏ_３、ランタンアルミネート、ＭｇＦ_２、およびＳｉＯ_２が好ましく用いられる。表１にこれらの各屈折率材料について、２つの波長（４０５ｎｍ、６６０ｎｍ）における屈折率（ｎ）および各波長間の屈折率差（Δｎ）を例示する。
具体的に、Δｎは、
Δｎ＝ｎ（４０５ｎｍ）−ｎ（６６０ｎｍ）
の式で求められたものである。

屈折率材料の選択は、各波長間における材料の屈折率差Δｎ同士の差である波長分散差が０．０９以下であればよく、好ましくは０．０６以下、より好ましくは０．０４以下となるように、高屈折率材料と低屈折率材料とを組み合わせて交互に積層すればよい。
例えば、高屈折率材料としてランタンアルミネート、低屈折率材料としてＭｇＦ_２を用いた場合は、波長４０５ｎｍと６６０ｎｍにおける波長分散差は０．０４１−０．０１０＝０．０３１である。また、高屈折率材料としてランタンチタネート、低屈折率材料としてＭｇＦ_２を用いた場合は、波長分散差は０．０９８−０．０１０＝０．０８８である。
従って、高屈折率材料としてランタンアルミネートを用い、低屈折率材料としてＭｇＦ_２を選択すると、位相差（δ）を小さくできるだけでなく、この位相差（δ）の波長依存性（波長分散）が非常に小さい開口フィルタ３２を得ることができる。
なお、材料の屈折率は蒸着等の成膜条件により若干変動するが、最終的に上述の波長分散差が０．０９以下となるように光学多層膜（位相調整膜３２２および波長選択膜３２３）を形成すればよい。また、上述のＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの３波長系光ピックアップ用の３波長対応の開口フィルタにおいては、使用波長が６６０ｎｍを超えて長くなる。例えば、ＣＤの７８０ｎｍの場合、屈折率の波長分散は非常に小さくなり、実質的に４０５ｎｍと６６０ｎｍにおける波長分散差により位相差(δ)の波長分散特性が決定される。

〔開口フィルタの製造方法〕
次に、本実施形態に係る開口フィルタ３２の製造方法について説明する。
図６は、開口フィルタ３２の製造手順を示す図である。先ず、Ａ領域に位相調整膜を蒸着するため、ガラス基板３２１の全面にレジストＲを塗布しパターンニングを行ってＢ領域のみにレジストＲを残留させる（図６（ａ））。次に、所定の屈折率材料（蒸着材料）を組み合わせて第一の蒸着を行い多層膜３２２Ａを成膜する（図６（ｂ））。そして、レジストＲ上に蒸着された多層膜３２２ＡをレジストＲごと剥離することにより、Ａ領域を構成する位相調整膜３２２の形成が完了する（図６（ｃ））。

次に、ガラス基板３２１の全面にレジストＲを塗布し、パターニングを行ってＡ領域のみにレジストＲを残留させる（図６（ｄ））。次に、所定の蒸着材料を組み合わせて第二の蒸着を行い多層膜を成膜する（図６（ｅ））。そして、レジストＲ上に蒸着された多層膜３２３ＡをレジストＲごと剥離することにより、Ｂ領域に波長選択膜３２３の形成が完了し、開口フィルタ３２となる（図６（ｆ））。
なお、必要に応じて、図６（ｃ）に示す中間体を形成した後、所定の範囲でエッチングを行ってもよい。これにより、最終的に得られる開口フィルタ３２の位相差（δ）をより低減することが可能となる。
また、上述の製造方法においては、先にＡ領域（位相調整膜３２２）を形成した後、Ｂ領域（波長選択膜３２３）を形成したが、この順序は逆でもよい。その場合も同様に所定の範囲でＢ領域のエッチングを行ってもよい。
位相調整膜３２２あるいは波長選択膜３２３を構成する多層膜の層数が１２〜３０層であると、製造の簡便さと開口フィルタ３２の光学特性とのバランスがとれており好ましい。

本実施形態の開口フィルタ３２によれば、位相調整膜３２２および波長選択膜３２３を構成する２種の屈折率材料（多層膜材料）について、任意の２つの波長における波長分散差が０．０９以下となるように材料選択するだけで位相差（δ）をゼロ付近に設定できるだけでなく、位相差（δ）の波長依存性（波長分散）を小さくすることが可能となる。しかも、上述したように、開口フィルタ３２の製造も周知の蒸着法を適用できるので簡便である。
このような本実施形態の開口フィルタ３２は、ＣＤとＤＶＤの２波長のみならず、ＢＤも含めた３波長対応の開口フィルタとして優れており、多波長で使用される光ピックアップ用として好適である。

〔試験例〕
以下に、上述した実施形態について、試験例を挙げてより詳細に説明する。
具体的には、４タイプの開口フィルタ３２（タイプＡ〜Ｂ）のを製造し、位相差（δ）の波長依存性を調べた。いずれの開口フィルタ３２も、ガラス基板３２１上に、以下に示す高屈折率層材料（Ｈ）と低屈折率層材料（Ｌ）とを交互に蒸着して多層膜（位相調整膜３２２および波長選択膜３２３）を形成して製造したものである。
Ａ：Ｈ＝ランタンアルミネート、Ｌ＝ＭｇＦ_２
Ｂ：Ｈ＝ランタンチタネート、Ｌ＝ＭｇＦ_２
Ｃ：Ｈ＝Ｔａ_２Ｏ_５、Ｌ＝ＳｉＯ_２
Ｄ：Ｈ＝ＴｉＯ_２、Ｌ＝ＳｉＯ_２
表２〜９に、開口フィルタ３２（タイプＡ〜Ｄ）における位相調整膜３２２と波長選択膜３２３の具体的層構成を示す。各層については、物理膜厚（ｄ）および光学膜厚（ｎｄ）も併記する。ここで、タイプＡ、Ｂが本発明の開口フィルタであり、タイプＣ、Ｄは比較用の開口フィルタである。また、設計波長λは、以下の通りである。
タイプＡの波長選択膜：７７０ｎｍ
タイプＡの位相調整膜：１０３０ｎｍ
タイプＢの波長選択膜：７９５ｎｍ
タイプＢの位相調整膜：９８０ｎｍ
タイプＣの波長選択膜：６６０ｎｍ
タイプＣの位相調整膜：１０２０ｎｍ
タイプＤの波長選択膜：７９０ｎｍ
タイプＤの位相調整膜：１０５０ｎｍ
なお、物理膜厚（ｄ）と光学膜厚（ｎｄ）との関係は、設計波長λと屈折率ｎとを用いて以下のように表すことができる。
ｎｄ＝４／λ×ｎ×ｄ ・・・・（１）

図７に開口フィルタＡ〜Ｄを用いた場合の各位相差曲線のシミュレーション結果を示す。また、表１０に波長４０５ｎｍ、６６０ｎｍにおける波長選択膜の光学膜厚ｎ１ｄ１及び位相調整膜の光学膜厚ｎ２ｄ２、位相差σ（４０５ｎｍ）、σ（６６０ｎｍ）およびこれらの差であるσ（４０５）−σ（６６０）を示す。
ここで、ｎ１ｄ１及びｎ２ｄ２は、多層膜を構成する各層の屈折率ｎと物理膜厚ｄとの積の合計を表している。
波長分散差が０．０９以下である開口フィルタＡ、Ｂでは、レーザ波長が４０５ｎｍから６６０ｎｍ付近に渡って、位相差（δ）が小さく開口フィルタとして優れていることがわかる。特に、波長分散差が０．０３１である開口フィルタＡは、広範囲の波長に渡って位相差（δ）がゼロに近く、３波長対応の開口フィルタとして非常に優れることが理解できる。一方、開口フィルタＣ、Ｄは、波長分散差が各々０．１１５、０．２８４と大きいため、位相差（δ）の波長依存性が大きく、３波長対応の開口フィルタとして使用することは困難である。
これらの４０５ｎｍと６６０ｎｍとの２波長間において、位相差（δ）の規格としては、実用上の波面収差の観点から、上限値が５ｎｍ程度であり、下限値が９ｎｍ程度である。また、位相差（δ）の差としては、１４ｎｍ以下が好ましく、その点からもタイプＡ、Ｂが優れている。

なお、本発明は、上記一実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示す変形等も本発明に含まれる。
前記実施形態では、開口フィルタ３２は、対物レンズ３４と１／４波長板の間に設置されたが、光ピックアップの光路中のいずれに配置してもよい。
また、本実施形態では、同じ開口フィルタ３２を構成する位相調整膜３２２と波長選択膜３２３とは、基本的に同じ２種の材料を用いて多層膜を形成したが、位相調整膜３２２と波長選択膜３２３とでは、必ずしも同じ２種の材料を用いる必要はない。最終的に開口フィルタ３２の波長分散差が０．０９以下となればよく、位相調整膜３２２を構成する２種の材料と、波長選択膜３２３を構成する２種の材料とが全く別個であってもよい。
さらに、本発明では、所定の屈折率をもつ２つの屈折率材料を交互に積層して位相調整膜および波長選択膜を形成するが、本発明の効果を損なわない限り、一部の層にこれらの材料のかわりに他の屈折率材料を用いて膜構成してもよい。例えば、中間的な屈折率をもつ材料を用いて層全体の光学膜厚を調節してもよい。

本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである

本発明の開口フィルタは、３波長以上の光源を使用する光ピックアップ用として好適に利用できる。

２種の屈折率材料における波長と屈折率との関係を示す図。 本実施形態に係る開口フィルタを用いた光ピックアップの光学系を示す図 本実施形態における開口フイルタの使用例を示す図。 本実施形態における開口フィルタの構造を示す図。 本実施形態における３波長対応開口フィルタの透過特性（分光特性）を示す図。 本実施形態における開口フィルタの製造手順を示す図。 本実施形態における開口フィルタの位相差曲線を示す図。 従来の開口フィルタの構造を示す図。 従来の開口フィルタの使用例を示す図。

符号の説明

１，３２…開口フィルタ、２，３４…対物レンズ、３，１００，２００，３００…光ディスク、４，３２１…ガラス基板、５，３２２…第１の光学多層膜（位相調整膜）、６，３２３…第２の光学多層膜（波長選択膜）、１０…光ピックアップ、２０，４０，５０…レーザダイオード（ＬＤ）、２２…コリメートレンズ、２６，４２，５２，５６…レンズ、２４，４４，５４…偏光ビームスプリッタ、２８，５８…ダイクロイックプリズム、Ｒ…レジスト

Claims (5)

1. 互いに波長の異なる複数の光のうち、
   前記複数の光を全て透過する円形の第１の領域と、
   当該第１の領域の周縁の外側に所定の波長の光の透過を阻止する第２の領域と、
   を有する開口フィルタであって、
   前記複数の光は、少なくとも波長λ１＝４０５（ｎｍ）の光と、波長λ２＝６６０（ｎｍ）の光と、を含み、
   前記第１の領域は、屈折率の異なる第１の屈折率材料と第２の屈折率材料とを交互に積層してなる第１の光学多層膜からなり、
   前記第２の領域は、前記第１の屈折率材料と前記第２の屈折率材料とを交互に積層してなる第２の光学多層膜からなり、
   前記第１の屈折率材料における前記波長λ１に対する屈折率と前記波長λ２に対する屈折率との差をΔｎ１とし、
   前記第２の屈折率材料における前記波長λ１に対する屈折率と前記波長λ２に対する屈折率との差をΔｎ２とし、
   波長分散差Δｎ１２と前記Δｎ１及び前記Δｎ２との関係を
   Δｎ１２＝｜Δｎ１−Δｎ２｜
   としたとき、
   前記波長分散差Δｎ１２は、
   Δｎ１２≦０．０９
   を満足し、
   前記第２の領域の前記波長λ１における光学膜厚をｎ１ｄ１（λ１）とし、
   前記第２の領域の前記波長λ２における光学膜厚をｎ１ｄ１（λ２）とし、
   前記第１の領域の前記波長λ１における光学膜厚をｎ２ｄ２（λ１）とし、
   前記第１の領域の前記波長λ２における光学膜厚をｎ２ｄ２（λ２）とし、
   前記波長λ１における前記第１の領域と前記第２の領域との位相差をδ（λ１）とし、
   前記波長λ２における前記第１の領域と前記第２の領域との位相差をδ（λ２）としたとき、
   δ（λ１）＝ｎ２ｄ２（λ１）−ｎ１ｄ１（λ１）
   δ（λ２）＝ｎ２ｄ２（λ２）−ｎ１ｄ１（λ２）
   を満足し、
   前記δ（λ１）と前記δ（λ２）との位相差の差Δδを、
   Δδ＝δ（λ１）−δ（λ２）
   としたとき、
   前記位相差の差Δδは、
   Δδ≦１４（ｎｍ）
   を満足することを特徴とする開口フィルタ。
2. 前記第１の屈折率材料がランタンチタネート又はランタンアルミネートであり、
   前記第２の屈折率材料がＭｇＦ _２ である
   ことを特徴とする請求項１に記載の開口フィルタ。
3. 前記第１の領域を構成する光学多層膜の層数が１５層であり、
   前記第２の領域を構成する光学多層膜の層数が２０層である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の開口フィルタ。
4. 前記第１の領域を構成する光学多層膜の層数が１３層であり、
   前記第２の領域を構成する光学多層膜の層数が１６層である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の開口フィルタ。
5. 光源と、
   当該光源から出射された光を光記録媒体に集光するための対物レンズと、
   前記光記録媒体で反射された光を検出する光検出器と、
   を備える光ピックアップであって、
   前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に、請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の開口フィルタが配設されることを特徴とする光ピックアップ。

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