JPH11312330A

JPH11312330A - ビームスプリッタおよびこれを具備した複合光学素子、ならびに光学ピックアップ装置および光記録再生装置

Info

Publication number: JPH11312330A
Application number: JP10119515A
Authority: JP
Inventors: Satohiko Memesawa; 聡彦目々澤; Takashi Sato; 敬佐藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1998-04-28
Publication date: 1999-11-09

Abstract

(57)【要約】【課題】光吸収ロス、入射角度依存性、偏光分離差が
何れも小であるビームスプリッタを提供し、これを具備
する複合光学素子を提供し、高品質な記録再生特性、小
消費電力、小型薄型な光学ピックアップ装置、光記録再
生装置の提供。【解決手段】ビームスプリッタ膜（ハーフミラー膜
２）が、屈折率ｎ₁の第１層膜２ａ（例えばｎ₁２．２
８のＴｉＯ₂膜）、第１層膜２ａ上の屈折率ｎ₂がｎ₂
＜ｎ₁の第２層膜２ｂ（例えばｎ₂１．６３のＡｌ₂Ｏ
₃膜）、第２層膜２ｂ上の屈折率ｎ₃がｎ₃＜ｎ₂の第
３層膜２ｃ（例えばｎ₃１．４６のＳｉＯ₂膜）、第３
層膜２ｃ上の屈折率ｎ₄がｎ₄≒ｎ₂の第４層膜２ｄ
（例えばｎ₄１．６３のＡｌ₂Ｏ₃膜）、第４層膜２ｄ
上の屈折率ｎ₅がｎ₅≒ｎ₁の第５層膜２ｅ（例えばｎ
₅２．２８のＴｉＯ₂膜）、第５層膜２ｅ上の屈折率ｎ
₆がｎ₆≦ｎ₃の第６層膜２ｆ（例えばｎ₆１．３８の
ＭｇＦ₂膜）を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はビームスプリッタお
よびこれを具備した複合光学素子、ならびに光学ピック
アップ装置および光記録再生装置に関し、さらに詳しく
は、半導体レーザから出射された往路光ビームを反射
し、光記録媒体で反射されて戻る復路光ビームを透過す
るビームスプリッタ膜が形成されたビームスプリッタお
よびこれを具備した複合光学素子、ならびに光学ピック
アップ装置および光記録再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＲＯＭ（Read Only Memory）ディスクや
ＲＡＭ（Random Access Memory）ディスク等の光記録媒
体に記録された情報を再生する、あるいは光記録媒体に
情報を記録する光記録再生装置には、半導体レーザを光
源とする光学ピックアップ装置が用いられている。近年
では光記録再生装置の小型薄型化の要求とともに光学ピ
ックアップ装置の小型薄型化も求められており、この観
点から光源である半導体レーザと光記録媒体で反射され
た戻りの復路光ビームを受光して光電変換する受光素子
とを同一の半導体基板上に一体的に構成した複合光学素
子を用いた光学ピックアップ装置および光記録再生装置
が注目されている。この複合光学素子を用いた光学ピッ
クアップ装置および光記録再生装置の一例について、光
学ピックアップ装置の概略構成図である図６および光記
録再生装置の概略構成図である図７を参照し、その概略
構成について説明する。

【０００３】複合光学素子８は、図６に示したように、
半導体基板４に形成された一対の第１の受光素子７ａお
よび第２の受光素子７ｂと、この第１の受光素子７ａお
よび第２の受光素子７ｂ上に接着剤等により固着され、
半導体基板４の第１の受光素子７ａおよび第２の受光素
子７ｂが形成された面とほぼ４５度傾斜するビームスプ
リッタ膜形成面３ａとほぼ平行な高反射面３ｂとが形成
されたビームスプリッタ３と、ビームスプリッタ膜形成
面３ａに対向する側の半導体基板４上のスペーサ５上面
に固着された半導体レーザ６で概略構成されている。

【０００４】そして、複合光学素子８上には２軸アクチ
ュエータ等のサーボアクチュエータ９が配設されてい
る。たとえば、サーボアクチュエータ９が２軸アクチュ
エータである場合には、たとえば図７に示したように、
対物レンズ９ａを保持した可動部９ｂが固定部９ｄから
延設された一対の平行バネ９ｃにより支持されており、
可動部９ｂには、ともに図示を省略するフォーカシング
コイルおよびトラッキングコイルが固着されている。フ
ォーカシングコイルおよびトラッキングコイルは固定部
９ｄに固着されて鉄等の磁性材で構成され、ともに図示
を省略するヨークと、このヨークに固着されたマグネッ
トとで構成された磁気回路の空隙部に配置される。フォ
ーカシングコイルおよびトラッキングコイルには、後に
説明するフォーカシングエラー信号およびトラッキング
エラー信号に基づく大きさと方向の電流が流され、対物
レンズ９ａを保持した可動部９ｂをフォーカシング方向
およびトラッキング方向に制御駆動する。そして、光学
ピックアップ装置は上記した複合光学素子８やサーボア
クチュエータ９等を接着剤やネジ等により光学ブロック
１１に固着した状態で概略構成されている。

【０００５】光記録再生装置は、たとえば図７に示した
ように、光学ピックアップ装置が構成された光学ブロッ
ク１１をトラッキング方向に案内するとともに、フォー
カシング方向とトラッキング方向の何れの方向も規制す
るメインガイド軸１２ａ、メインガイド軸１２ａとほぼ
平行であり、フォーカシング方向のみを規制するサブガ
イド軸１２ｂ、光学ブロック１１をトラッキング方向に
駆動し、リニアモータ等で構成された移動手段の他、何
れも図示を省略するが、光記録媒体１０を回転させるス
ピンドルモータ、信号処理やシステムコントローラ等の
回路等で概略構成されている。図７は移動手段を一対の
リニアモータで構成した一例であり、マグネット１３を
固着した外ヨーク１４と内ヨーク１５とで磁気回路を構
成し、光学ブロック１１に固着されたコイル１６の内側
に内ヨーク１５を挿通した事例である。

【０００６】以下、光学系について再び図６を参照して
説明する。半導体レーザ６の発光面６ａから出射された
往路光ビーム（図中の１点鎖線）は、ビームスプリッタ
３のビームスプリッタ膜形成面３ａで反射され、２軸ア
クチュエータ等のサーボアクチュエータ９に具備された
対物レンズ９ａを介して光記録媒体１０の信号記録面に
集光される。そして、信号記録面で反射された復路光ビ
ームは再び対物レンズ９ａを透過してビームスプリッタ
膜形成面３ａからビームスプリッタ３内に導かれ、第１
の受光素子７ａに照射される（図中の２点鎖線）。さら
に、ビームスプリッタ３の第１の受光素子７ａとの対向
面で反射された復路光ビームは高反射面３ｂで反射され
て第２の受光素子７ｂに照射される。この第１の受光素
子７ａおよび第２の受光素子７ｂで光電変換した信号か
ら、フォーカシングエラー信号、トラッキングエラー信
号およびＲＦ信号等が検出される。このフォーカシング
エラー信号、トラッキングエラー信号およびＲＦ信号の
検出法の一例について、図６におけるＡ方向からみた第
１の受光素子７ａおよび第２の受光素子７ｂの概略Ａ矢
視図である図８を参照して説明する。

【０００７】第１の受光素子７ａおよび第２の受光素子
７ｂは何れも４分割された受光部を有している。そし
て、第１の受光素子７ａに有する受光部をａ、ｂ、ｃ、
ｄとし、第２の受光素子７ｂに有する受光部をｅ、ｆ、
ｇ、ｈとすれば、フォーカシングエラー信号は（（ａｄ
−ｂｃ）−（ｅｈ−ｆｇ））で検出され、トラッキング
エラー信号は、たとえばＴＰＰ法（Top-hold and Push-
Pull）と称される（ｃｄｇｈ−ａｂｅｆ）−Ｋｔ（（ｃ
ｄｇｈのミラーレベル）−（ａｂｅｆのミラーレベ
ル））で検出され（但し、Ｋｔはトラッキングエラー信
号のオフセット量を調整する係数）、ＲＦ信号はａｂｃ
ｄｅｆｇｈで検出される。

【０００８】ビームスプリッタ膜形成面３ａに形成され
るビームスプリッタ膜は、往路光ビームに対して、たと
えば２０％は反射して対物レンズ９ａを介して光記録媒
体１０へと導き、８０％は透過する膜が形成されてい
る。また、ビームスプリッタ３の第１の受光素子７ａと
の対向面にもこのようなビームスプリッタ膜が形成され
ており、復路光ビームに対して、たとえば４２％は反射
して高反射面３ｂを介して第２の受光素子７ｂへと導
き、５８％は透過させて第１の受光素子７ａに導く膜が
形成されている。これらのビームスプリッタ膜では光吸
収ロスが小であることが求められており、ビームスプリ
ッタ３の２カ所に形成されるビームスプリッタ膜の特性
は、複合光学素子８の光学特性、強いては光学ピックア
ップ装置および光記録再生装置の記録再生特性を大きく
左右する。とくに、往路光ビームを反射させ、復路光ビ
ームを透過させるビームスプリッタ膜形成面３ａに形成
されるビームスプリッタ膜は、高性能な光学特性が要求
される。

【０００９】複合光学素子８を用いる光学ピックアップ
装置では、一般的にコリメータレンズを用いない有限光
学系で構成される。しかしながら、コリメータレンズを
用いない有限光学系で構成され、複合光学素子８を用い
る光学ピックアップ装置には、以下のような問題点があ
る。第１の問題点は、ビームスプリッタ膜における反射
率および透過率が入射光の入射角度に大きく依存性を有
することである。ビームスプリッタ３のビームスプリッ
タ膜形成面３ａや第１の受光素子７ａとの対向面に形成
されたビームスプリッタ膜への入射光は発散光およびあ
るいは収束光であり、これらのビームスプリッタ膜に入
射する入射角度はさまざまである。とくに、ビームスプ
リッタ膜形成面３ａに形成されたビームスプリッタ膜に
は、空気媒質からの入射であるとともに対物レンズ９ａ
のＮＡ（Numerical Aperture ）から決定される収束光
である復路光ビームが直接入射するので、たとえばビー
ムスプリッタ膜形成面３ａの垂直軸と復路光ビームの光
軸中心とのなす角度４５度±８度の範囲内において反射
率がほぼ一定の２０％であることが求められる。第２の
問題点は、ビームスプリッタ膜形成面３ａの垂直軸と往
路光ビームおよび復路光ビームの光軸中心とのなす入射
角度が、たとえば４５度±８度のような範囲があると、
Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の光学特性の違いが大となるこ
とである。すなわち、有限光学系で構成された光学ピッ
クアップ装置においては、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分との
特性差である偏光分離差のないことが求められる。そし
て、偏光分離差がなければ、レーザ光の偏光比や光記録
媒体１０の複屈折の影響等による偏光性のばらつきに対
して、記録再生特性の劣化を招く虞がなくなる。したが
って、ビームスプリッタ膜形成面３ａに形成されたビー
ムスプリッタ膜には、たとえばビームスプリッタ膜形成
面３ａの垂直軸と往路光ビームおよび復路光ビームの光
軸中心とのなす入射角度が４５度±８度の範囲内にある
とき、Ｒｓ＝Ｒｐ＝２０％で偏光分離差が生じない、あ
るいは生じても極めて小であることが求められる。

【００１０】以下、ビームスプリッタ３のビームスプリ
ッタ膜形成面３ａに形成されるビームスプリッタ膜につ
いて説明する。一般的にビームスプリッタ膜等の光学機
能膜は、その膜厚を記録再生に用いられる光の波長とほ
ぼ等しくして生じる光の干渉を利用したものである。た
とえば単層のビームスプリッタ膜に垂直に入射する光に
干渉を生じさせる条件はｎ×ｄ＝ｍ×４／λ（ただし、
ｎは単層のビームスプリッタ膜の屈折率、ｄは単層のビ
ームスプリッタ膜の膜厚、ｍは干渉次数（位相膜厚ある
いはQuarter Wave Optical Thicknessとも言い、以下位
相膜厚ｍと記す）、λは光の波長）で求めることができ
る。そして、単層のビームスプリッタ膜には、空気と単
層のビームスプリッタ膜との第１の境界面および単層の
ビームスプリッタ膜と光学素子との第２の境界面の２つ
の屈折率が異なる境界面がある。位相膜厚ｍが奇数の場
合は、第１の境界面からの反射波と第２の境界面からの
反射波は位相がπずれるので干渉作用による反射光の弱
めあう効果が最大となる。これとは逆に、位相薄膜ｍが
偶数の場合では位相が揃い、反射光の強めあう効果が最
大となる。

【００１１】前記の干渉を生じさせる条件のｎ×ｄ＝ｍ
×４／λから明らかなように、干渉条件は光学機能膜の
屈折率ｎと光学機能膜の膜厚ｄによりその効果を制御す
ることができ、任意の光学的な機能を得ることができ
る。しかしながら任意の光学機能膜を得ることができる
光学材料は限られており、実際には安定した光学機能膜
の形成が可能な光学材料を用いて高屈折率薄膜と低屈折
率薄膜とを交互に積層し、積層薄膜構造の光学機能膜を
形成するのが一般的である。したがって、干渉による光
学特性は、光学インピーダンスを用いたマトリックス法
で計算することができる。ここで、単層のビームスプリ
ッタ膜の屈折率をｎ、単層のビームスプリッタ膜の膜厚
をｄ、単層のビームスプリッタ膜への入射角をθとした
とき、単層のビームスプリッタ膜の特性マトリックスＭ
は、下記の式１の２行２列で表される。

【００１２】

【数１】

【００１３】また、多層のビームスプリッタ膜の特性マ
トリックスＭは各層のマトリックスの積であり、Ｍ＝
（Ｍ１）（Ｍ２）…（Ｍｉ）で表される。このとき、多
層のビームスプリッタ膜の反射率Ｒは、このマトリック
ス積の要素と入射媒質の屈折率ｎ₀、光学素子の屈折率
ｎ_sから下記の式２で算出することができる。

【００１４】

【数２】

【００１５】ところで、複合光学素子８を構成するビー
ムスプリッタ３の、ビームスプリッタ膜形成面３ａに形
成されるビームスプリッタ膜の特性には、１．光吸収ロスが小であること２．入射角度依存性が小であること３．偏光分離差が小であることの３点が求められることは先に述べた。これらのうち、
３．偏光分離差が小であることについては、ビームスプ
リッタ膜を金属膜で構成すれば、偏光分離差が小である
ビームスプリッタ膜を得ることができる。しかしなが
ら、金属膜は半導体レーザ６の波長が可視ないし近赤外
域における光吸収ロスが大であるので、記録再生時での
半導体レーザ６の出射パワーに大出力が必要になる。し
たがって、この複合光学素子８を具備した光学ピックア
ップ装置および光記録再生装置では、記録再生時におけ
る消費電力が大であるとともに、これを考慮した電源や
回路およびこれらに付属する周辺装置が大型化し、小型
薄型化を阻害する一要因となっていた。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、光吸
収ロス、入射角度依存性および偏光分離差が何れも小で
あるビームスプリッタを提供し、これを複合光学素子に
具備させて記録再生時における高品質な記録再生特性が
得られ、且つ消費電力が小であるとともにさらなる小型
薄型化が可能な光学ピックアップ装置ならびに光記録再
生装置を提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のビームスプリッタでは、少なくとも入射光
の光軸に対してほぼ４５度の斜面であるビームスプリッ
タ膜形成面上にビームスプリッタ膜が形成されているビ
ームスプリッタにおいて、たとえば光の波長７８０ｎｍ
に対するビームスプリッタ膜が、屈折率がｎ₁である第
１層膜、たとえば屈折率２．２８のＴｉＯ₂膜と、第１
層膜上に形成されるとともに、屈折率ｎ₂が第１層膜の
屈折率ｎ₁に対してｎ₂＜ｎ₁の関係にある第２層膜、
たとえば屈折率１．６３のＡｌ₂Ｏ₃膜と、第２層膜上
に形成されるとともに、屈折率ｎ₃が第２層膜の屈折率
ｎ₂に対してｎ₃＜ｎ₂の関係にある第３層膜、たとえ
ば屈折率１．４６のＳｉＯ₂膜と、第３層膜上に形成さ
れるとともに、屈折率ｎ₄が第２層膜の屈折率ｎ₂に対
してｎ₄≒ｎ₂の関係にある第４層膜、たとえば屈折率
１．６３のＡｌ₂Ｏ₃膜と、第４層膜上に形成されると
ともに、屈折率ｎ₅が第１層膜の屈折率ｎ₁に対してｎ
₅≒ｎ₁の関係にある第５層膜、たとえば屈折率２．２
８のＴｉＯ₂膜と、第５層膜上に形成されるとともに、
屈折率ｎ₆が第３層膜の屈折率ｎ₃に対してｎ₆≦ｎ₃
の関係にある第６層膜、たとえば屈折率１．３８のＭｇ
Ｆ₂膜とを有することを特徴とする。

【００１８】本発明の複合光学素子では、少なくとも半
導体基板上に形成された第１の受光素子および第２の受
光素子と、半導体基板上に形成されてこの半導体基板と
ほぼ垂直な発光面を有する半導体レーザと、第１の受光
素子および第２の受光素子上に固着されるとともに、半
導体レーザの発光面から出射された往路光ビームを反射
し、反射されて戻る復路光ビームを第１の受光素子に導
くビームスプリッタ膜が形成されたビームスプリッタ膜
形成面と、第１の受光素子上面で反射された復路光ビー
ムを反射して第２の受光素子に導く高反射面とが形成さ
れたビームスプリッタとを有する複合光学素子におい
て、たとえば光の波長７８０ｎｍに対するビームスプリ
ッタ膜が、屈折率がｎ₁である第１層膜、たとえば屈折
率２．２８のＴｉＯ₂膜と、第１層膜上に形成されると
ともに、屈折率ｎ₂が第１層膜の屈折率ｎ₁に対してｎ
₂＜ｎ₁の関係にある第２層膜、たとえば屈折率１．６
３のＡｌ₂Ｏ₃膜と、第２層膜上に形成されるととも
に、屈折率ｎ₃が第２層膜の屈折率ｎ₂に対してｎ₃＜
ｎ₂の関係にある第３層膜、たとえば屈折率１．４６の
ＳｉＯ₂膜と、第３層膜上に形成されるとともに、屈折
率ｎ₄が第２層膜の屈折率ｎ₂に対してｎ₄≒ｎ₂の関
係にある第４層膜、たとえば屈折率１．６３のＡｌ₂Ｏ
₃膜と、第４層膜上に形成されるとともに、屈折率ｎ₅
が第１層膜の屈折率ｎ₁に対してｎ₅≒ｎ₁の関係にあ
る第５層膜、たとえば屈折率２．２８のＴｉＯ₂膜と、
第５層膜上に形成されるとともに、屈折率ｎ₆が第３層
膜の屈折率ｎ₃に対してｎ₆≦ｎ₃の関係にある第６層
膜、たとえば屈折率１．３８のＭｇＦ₂膜とを有するこ
とを特徴とする。

【００１９】本発明の光学ピックアップ装置では、少な
くとも半導体基板上に形成された第１の受光素子および
第２の受光素子と、半導体基板上に形成されてこの半導
体基板とほぼ垂直な発光面を有する半導体レーザと、第
１の受光素子および第２の受光素子上に固着されるとと
もに、半導体レーザの発光面から出射された往路光ビー
ムを反射し、反射されて戻る復路光ビームを第１の受光
素子に導くビームスプリッタ膜が形成されたビームスプ
リッタ膜形成面と、第１の受光素子上面で反射された復
路光ビームを反射して第２の受光素子に導く高反射面と
が形成されたビームスプリッタとを有する複合光学素子
と、往路光ビームを光記録媒体に集光する対物レンズと
を有する光学ピックアップ装置において、たとえば光の
波長７８０ｎｍに対するビームスプリッタ膜が、屈折率
がｎ₁である第１層膜、たとえば屈折率２．２８のＴｉ
Ｏ₂膜と、第１層膜上に形成されるとともに、屈折率ｎ
₂が第１層膜の屈折率ｎ₁に対してｎ₂＜ｎ₁の関係に
ある第２層膜、たとえば屈折率１．６３のＡｌ₂Ｏ₃膜
と、第２層膜上に形成されるとともに、屈折率ｎ₃が第
２層膜の屈折率ｎ₂に対してｎ₃＜ｎ₂の関係にある第
３層膜、たとえば屈折率１．４６のＳｉＯ₂膜と、第３
層膜上に形成されるとともに、屈折率ｎ₄が第２層膜の
屈折率ｎ₂に対してｎ₄≒ｎ₂の関係にある第４層膜、
たとえば屈折率１．６３のＡｌ₂Ｏ₃膜と、第４層膜上
に形成されるとともに、屈折率ｎ₅が第１層膜の屈折率
ｎ₁に対してｎ₅≒ｎ₁の関係にある第５層膜、たとえ
ば屈折率２．２８のＴｉＯ₂膜と、第５層膜上に形成さ
れるとともに、屈折率ｎ₆が第３層膜の屈折率ｎ₃に対
してｎ₆≦ｎ₃の関係にある第６層膜、たとえば屈折率
１．３８のＭｇＦ₂膜とを有することを特徴とする。

【００２０】本発明の光記録再生装置では、少なくとも
半導体基板上に形成された第１の受光素子および第２の
受光素子と、半導体基板上に形成されてこの半導体基板
とほぼ垂直な発光面を有する半導体レーザと、第１の受
光素子および第２の受光素子上に固着されるとともに、
半導体レーザの発光面から出射された往路光ビームを反
射し、反射されて戻る復路光ビームを第１の受光素子に
導くビームスプリッタ膜が形成されたビームスプリッタ
膜形成面と、第１の受光素子上面で反射された復路光ビ
ームを反射して第２の受光素子に導く高反射面とが形成
されたビームスプリッタとを有する複合光学素子と、往
路光ビームを光記録媒体に集光する対物レンズとを有す
る光学ピックアップ装置と、光学ピックアップ装置をト
ラッキング方向に制御駆動する移動手段とを有する光記
録再生装置において、たとえば光の波長７８０ｎｍに対
するビームスプリッタ膜が、屈折率がｎ₁である第１層
膜、たとえば屈折率２．２８のＴｉＯ₂膜と、第１層膜
上に形成されるとともに、屈折率ｎ₂が第１層膜の屈折
率ｎ₁に対してｎ₂＜ｎ₁の関係にある第２層膜、たと
えば屈折率１．６３のＡｌ₂Ｏ₃膜と、第２層膜上に形
成されるとともに、屈折率ｎ₃が第２層膜の屈折率ｎ₂
に対してｎ₃＜ｎ₂の関係にある第３層膜、たとえば屈
折率１．４６のＳｉＯ₂膜と、第３層膜上に形成される
とともに、屈折率ｎ₄が第２層膜の屈折率ｎ₂に対して
ｎ₄≒ｎ₂の関係にある第４層膜、たとえば屈折率１．
６３のＡｌ₂Ｏ₃膜と、第４層膜上に形成されるととも
に、屈折率ｎ₅が第１層膜の屈折率ｎ₁に対してｎ₅≒
ｎ₁の関係にある第５層膜、たとえば屈折率２．２８の
ＴｉＯ₂膜と、第５層膜上に形成されるとともに、屈折
率ｎ₆が第３層膜の屈折率ｎ₃に対してｎ₆≦ｎ₃の関
係にある第６層膜、たとえば屈折率１．３８のＭｇＦ₂
膜とを有することを特徴とする。なお、ここで言う光記
録再生装置は、再生のみを行う再生専用装置、記録のみ
を行う記録専用装置、記録と再生の何れも可能な装置を
含むものである。

【００２１】上述した手段によれば、光吸収ロス、入射
角度依存性および偏光分離差が何れも小であるビームス
プリッタ膜を有するビームスプリッタの提供が可能とな
る。したがって、このビームスプリッタを具備した複合
光学素子を用いて光学ピックアップ装置および光記録再
生装置を構成すれば、記録再生時における半導体レーザ
の出射パワーが小で良く、電源や回路およびこれらに付
属する周辺構成部品の小型薄型化を図ることができ、結
果的に光学ピックアップ装置および光記録再生装置の小
消費電力化および小型薄型化を図ることができる。ま
た、入射角度依存性が小であるビームスプリッタの提供
が可能となることから、ＮＡが大である対物レンズを用
いて、さらなる高密度化を図った光記録媒体に対応する
光学ピックアップ装置および光記録再生装置の提供が可
能となる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明は、少なくとも入射光の光
軸に対してほぼ４５度の斜面であるビームスプリッタ膜
形成面上にビームスプリッタ膜が形成されているビーム
スプリッタ、このビームスプリッタ、受光素子、半導体
レーザ等を半導体基板上に構成した複合光学素子、少な
くともこの複合光学素子と対物レンズとを有する光学ピ
ックアップ装置、この光学ピックアップ装置と光学ピッ
クアップ装置をトラッキング方向に制御駆動する移動手
段とを有する光記録再生装置に適用することができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を適用した具体的な実施例につ
いて、図１〜図５を参照して説明する。なお、図中の構
成要素で従来の技術と同様の構造を成しているものにつ
いては、同一の参照符号を付すものとする。また、本発
明が適用されるビームスプリッタ、複合光学素子、光学
ピックアップ装置および光記録再生装置の概略構成は、
たとえば従来の技術において図６および図７を参照して
説明した事例と同様であるので、重複する説明を省略す
る。

【００２４】実施例１本実施例は、光の波長７８０ｎｍで屈折率が１．７６の
光学ガラスＳＦ１１を用いて台形のプリズムを作製し、
このプリズムの斜面、すなわちビームスプリッタ膜形成
面に、ビームスプリッタ膜の一例であるハーフミラー膜
を形成してビームスプリッタを作製した事例である。こ
れを図１〜図３を参照して説明する。

【００２５】まず、ビームスプリッタの概略断面図であ
る図１に示したように、ビームスプリッタ膜形成面３ａ
に、第１層膜２ａとして屈折率２．２８であるとともに
膜厚９０．０ｎｍ（光学膜厚２０５．２ｎｍ）のＴｉＯ
₂膜を形成する。つぎに、第１層膜２ａ上に、第２層膜
２ｂとして屈折率１．６３であるとともに膜厚１２５．
６ｎｍ（光学膜厚２０４．７ｎｍ）のＡｌ₂Ｏ₃膜を形
成する。つぎに、第２層膜２ｂ上に、第３層膜２ｃとし
て屈折率１．４６であるとともに膜厚１０４．０ｎｍ
（光学膜厚１５１．８ｎｍ）のＳｉＯ₂膜を形成する。
つぎに、第３層膜２ｃ上に、第４層膜２ｄとして屈折率
１．６３であるとともに膜厚１８３．３ｎｍ（光学膜厚
２９８．８ｎｍ）のＡｌ₂Ｏ₃膜を形成する。つぎに、
第４層膜２ｄ上に、第５層膜２ｅとして屈折率２．２８
であるとともに膜厚９２．８ｎｍ（光学膜厚２１１．６
ｎｍ）のＴｉＯ₂膜を形成する。つぎに、第５層膜２ｅ
上に、第６層膜２ｆとして屈折率１．３８であるととも
に膜厚１６６．８ｎｍ（光学膜厚２３０．２ｎｍ）のＭ
ｇＦ₂膜を形成することにより、台形のプリズム１の斜
面に膜厚７６２．５ｎｍのハーフミラー膜２を形成した
ビームスプリッタ３の作製を終えた。

【００２６】そして、作製したビームスプリッタ３のハ
ーフミラー膜２に、波長４５０ｎｍ〜８５０ｎｍのレー
ザ光を入射角度４５度で入射し、ハーフミラー膜２の偏
光分離差を測定した。この結果のグラフを図２に示す。
図２から明らかなように、とくにレーザ光の波長７８０
ｎｍのところでみればＲｐ＝１９．８％、Ｒｓ＝２０．
７％であり、偏光分離差Ｒｓ−Ｒｐ＝０．９％と１％以
下であった。また、レーザ波長は製造ばらつきや使用環
境温度変化により±２０ｎｍ程度変動するが、たとえば
７８０ｎｍ−２０ｎｍの７６０ｎｍで偏光分離差をみれ
ば１．４％であり、７８０ｎｍ＋２０ｎｍの８００ｎｍ
で偏光分離差をみれば１．１％と非常に波長依存性が小
であることがわかる。

【００２７】また、作製したビームスプリッタ３のハー
フミラー膜２に、波長７８０ｎｍのレーザ光を入射角度
３５度〜５５度変化させて入射し、ハーフミラー膜２の
入射角度依存性を測定した。この結果のグラフを図３に
示す。図３から明らかなように、Ｒｓは入射角度４５度
±８度の範囲で２０．７±０．５％以内であるととも
に、Ｒｐは入射角度４５度±８度の範囲で１９．９±
１．０％以内であり、さらに偏光分離差Ｒｓ−Ｒｐ＝
１．４％であった。

【００２８】以上のことから、本発明を適用してハーフ
ミラー膜２を形成した本実施例のビームスプリッタ３
は、金属膜を用いていないので光吸収ロスが小であると
ともに、入射角度依存性および偏光分離差を極めて小と
することができた。

【００２９】実施例２本実施例は、光の波長６５５ｎｍで屈折率が１．７８の
光学ガラスＳＦ１１を用いて台形のプリズムを作製し、
このプリズムの斜面、すなわちビームスプリッタ膜形成
面に、ビームスプリッタ膜の一例であるハーフミラー膜
を形成してビームスプリッタを作製した事例である。こ
れを再び図１と図４〜図５を参照して説明する。

【００３０】まず、図１に示したように、ビームスプリ
ッタ膜形成面３ａに、第１層膜２ａとして屈折率２．３
２であるとともに膜厚７４．３ｎｍ（光学膜厚１７２．
４ｎｍ）のＴｉＯ₂膜を形成する。つぎに、第１層膜２
ａ上に、第２層膜２ｂとして屈折率１．６３であるとと
もに膜厚９８．０ｎｍ（光学膜厚１５９．７ｎｍ）のＡ
ｌ₂Ｏ₃膜を形成する。つぎに、第２層膜２ｂ上に、第
３層膜２ｃとして屈折率１．４６であるとともに膜厚１
５７．４ｎｍ（光学膜厚２２９．８ｎｍ）のＳｉＯ₂膜
を形成する。つぎに、第３層膜２ｃ上に、第４層膜２ｄ
として屈折率１．６３であるとともに膜厚９２．６ｎｍ
（光学膜厚１５０．９ｎｍ）のＡｌ₂Ｏ₃膜を形成す
る。つぎに、第４層膜２ｄ上に、第５層膜２ｅとして屈
折率２．３２であるとともに膜厚７４．２ｎｍ（光学膜
厚１７２．１ｎｍ）のＴｉＯ₂膜を形成する。つぎに、
第５層膜２ｅ上に、第６層膜２ｆとして屈折率１．３８
であるとともに膜厚１３２．２ｎｍ（光学膜厚１８２．
４ｎｍ）のＭｇＦ₂膜を形成することにより、台形のプ
リズム１の斜面に膜厚６２８．７ｎｍのハーフミラー膜
２を形成したビームスプリッタ３の作製を終えた。

【００３１】そして、作製したビームスプリッタ３のハ
ーフミラー膜２に、波長４５０ｎｍ〜８５０ｎｍのレー
ザ光を入射角度４５度で入射し、ハーフミラー膜２の偏
光分離差を測定した。この結果を図４に示す。また、作
製したビームスプリッタ３のハーフミラー膜２に、波長
６５５ｎｍのレーザ光を入射角度３５度〜５５度変化さ
せて入射し、ハーフミラー膜２の入射角度依存性を測定
した。この結果を図５に示す。図４および図５から明ら
かなように、本実施例においても実施例１と同様に光吸
収ロスが小であり、入射角度依存性および偏光分離差を
極めて小とすることができた。

【００３２】上記した実施例１，２では、第６層膜２ｆ
をＭｇＦ₂膜で構成する事例を示したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、たとえばＳｉＯ₂膜であっ
ても良い。また、上記した実施例１，２では、第２層膜
２ｂおよび第４層膜２ｄをＡｌ₂Ｏ₃膜で構成する事例
を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、
たとえばＣｅＦ₃、ＬａＦ₃、ＺｒＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃と
の混合膜であっても良い。さらに、上記した実施例１，
２では、第３層膜２ｃをＳｉＯ₂膜で構成する事例を示
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、たと
えばＭｇＦ₂膜であっても良い。さらにまた、上記した
実施例１，２では、第１層膜２ａおよび第５層膜２ｅを
ＴｉＯ₂膜で構成する事例を示したが、本発明はこれに
限定されるものではなく、たとえばイオンアシスト蒸着
やスパッタ等により緻密膜の形成が可能であるとともに
ＴｉＯ₂膜と同等な屈折率を有するものを用いても良
い。

【００３３】上記した実施例１あるいは実施例２の事例
のハーフミラー膜２が形成されたビームスプリッタ３は
複合光学素子８に用いることができ、また、この複合光
学素子８を用いて光学ピックアップ装置を構成すること
ができ、さらにこの光学ピックアップ装置を用いて光記
録再生装置を構成することができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明のビームスプリッタによれば、光
吸収ロス、入射角度依存性および偏光分離差が小である
ビームスプリッタを提供することができる。このビーム
スプリッタを具備した複合光学素子では、記録再生時で
の半導体レーザの出射パワーが小で良いので、小電力で
動作が可能であるとともに半導体レーザの長寿命化、す
なわち複合光学素子自体の長寿命化を図ることができ
る。また、この複合光学素子を具備した光学ピックアッ
プ装置およびこの光学ピックアップ装置を具備した光記
録再生装置では、高品質な記録再生特性が得られるとと
もに、記録再生時における小電力化が図られ、結果的に
光学ピックアップ装置および光記録再生装置の小型薄型
化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のビームスプリッタの概略断面図であ
る。

【図２】実施例１におけるハーフミラー膜の反射率特
性のグラフである。

【図３】実施例１におけるハーフミラー膜の入射角度
依存性のグラフである。

【図４】実施例２におけるハーフミラー膜の反射率特
性のグラフである。

【図５】実施例２におけるハーフミラー膜の入射角度
依存性のグラフである。

【図６】従来の光学ピックアップ装置の概略構成図で
ある。

【図７】従来の光記録再生装置の概略構成図である。

【図８】図６のＡ方向からみた概略Ａ矢視図である。

【符号の説明】

１…プリズム、２…ハーフミラー膜、２ａ…第１層膜、
２ｂ…第２層膜、２ｃ…第３層膜、２ｄ…第４層膜、２
ｅ…第５層膜、２ｆ…第６層膜、３…ビームスプリッ
タ、３ａ…ビームスプリッタ膜形成面、３ｂ…高反射
面、４…半導体基板、５…スペーサ、６…半導体レー
ザ、７ａ…第１の受光素子、７ｂ…第２の受光素子、８
…複合光学素子、９…サーボアクチュエータ、９ａ…対
物レンズ、９ｂ…可動部、９ｃ…平行バネ、９ｄ…固定
部、１０…光記録媒体、１１…光学ブロック、１２ａ…
メインガイド軸、１２ｂ…サブガイド軸、１３…マグネ
ット、１４…外ヨーク、１５…内ヨーク、１６…コイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、入射光の光軸に対してほぼ
４５度の斜面にビームスプリッタ膜が形成されているビ
ームスプリッタにおいて、前記ビームスプリッタ膜が、屈折率がｎ₁である第１層膜と、前記第１層膜上に形成されるとともに、屈折率ｎ₂が前
記第１層膜の屈折率ｎ₁に対してｎ₂＜ｎ₁の関係にあ
る第２層膜と、前記第２層膜上に形成されるとともに、屈折率ｎ₃が前
記第２層膜の屈折率ｎ₂に対してｎ₃＜ｎ₂の関係にあ
る第３層膜と、前記第３層膜上に形成されるとともに、屈折率ｎ₄が前
記第２層膜の屈折率ｎ₂に対してｎ₄≒ｎ₂の関係にあ
る第４層膜と、前記第４層膜上に形成されるとともに、屈折率ｎ₅が前
記第１層膜の屈折率ｎ₁に対してｎ₅≒ｎ₁の関係にあ
る第５層膜と、前記第５層膜上に形成されるとともに、屈折率ｎ₆が前
記第３層膜の屈折率ｎ₃に対してｎ₆≦ｎ₃の関係にあ
る第６層膜とを有することを特徴とするビームスプリッ
タ。
【請求項２】前記ビームスプリッタ膜の膜厚が、前記
入射光の波長とほぼ等しいことを特徴とする請求項１に
記載のビームスプリッタ。
【請求項３】少なくとも半導体基板上に形成された第
１の受光素子および第２の受光素子と、前記半導体基板上に形成され、前記半導体基板とほぼ垂
直な発光面を有する半導体レーザと、前記第１の受光素子および第２の受光素子上に固着され
るとともに、前記発光面から出射された往路光ビームを
反射し、反射されて戻る復路光ビームを前記第１の受光
素子に導くビームスプリッタ膜が形成されたビームスプ
リッタ膜形成面と、前記第１の受光素子上面で反射された前記復路光ビーム
を反射して前記第２の受光素子に導く高反射面とが形成
されたビームスプリッタとを有する複合光学素子におい
て、前記ビームスプリッタ膜が、屈折率がｎ₁である第１層膜と、前記第１層膜上に形成されるとともに、屈折率ｎ₂が前
記第１層膜の屈折率ｎ₁に対してｎ₂＜ｎ₁の関係にあ
る第２層膜と、前記第２層膜上に形成されるとともに、屈折率ｎ₃が前
記第２層膜の屈折率ｎ₂に対してｎ₃＜ｎ₂の関係にあ
る第３層膜と、前記第３層膜上に形成されるとともに、屈折率ｎ₄が前
記第２層膜の屈折率ｎ₂に対してｎ₄≒ｎ₂の関係にあ
る第４層膜と、前記第４層膜上に形成されるとともに、屈折率ｎ₅が前
記第１層膜の屈折率ｎ₁に対してｎ₅≒ｎ₁の関係にあ
る第５層膜と、前記第５層膜上に形成されるとともに、屈折率ｎ₆が前
記第３層膜の屈折率ｎ₃に対してｎ₆≦ｎ₃の関係にあ
る第６層膜とを有することを特徴とする複合光学素子。
【請求項４】前記ビームスプリッタ膜の膜厚が、前記
往路光ビームの波長とほぼ等しいことを特徴とする請求
項３に記載の複合光学素子。
【請求項５】少なくとも半導体基板上に形成された第
１の受光素子および第２の受光素子と、前記半導体基板上に形成され、前記半導体基板とほぼ垂
直な発光面を有する半導体レーザと、前記第１の受光素子および第２の受光素子上に固着され
るとともに、前記発光面から出射された往路光ビームを
反射し、反射されて戻る復路光ビームを前記第１の受光
素子に導くビームスプリッタ膜が形成されたビームスプ
リッタ膜形成面と、前記第１の受光素子上面で反射された前記復路光ビーム
を反射して前記第２の受光素子に導く高反射面とが形成
されたビームスプリッタとを有する複合光学素子と、前記往路光ビームを光記録媒体に集光する対物レンズと
を有する光学ピックアップ装置において、前記ビームスプリッタ膜が、屈折率がｎ₁である第１層膜と、前記第１層膜上に形成されるとともに、屈折率ｎ₂が前
記第１層膜の屈折率ｎ₁に対してｎ₂＜ｎ₁の関係にあ
る第２層膜と、前記第２層膜上に形成されるとともに、屈折率ｎ₃が前
記第２層膜の屈折率ｎ₂に対してｎ₃＜ｎ₂の関係にあ
る第３層膜と、前記第３層膜上に形成されるとともに、屈折率ｎ₄が前
記第２層膜の屈折率ｎ₂に対してｎ₄≒ｎ₂の関係にあ
る第４層膜と、前記第４層膜上に形成されるとともに、屈折率ｎ₅が前
記第１層膜の屈折率ｎ₁に対してｎ₅≒ｎ₁の関係にあ
る第５層膜と、前記第５層膜上に形成されるとともに、屈折率ｎ₆が前
記第３層膜の屈折率ｎ₃に対してｎ₆≦ｎ₃の関係にあ
る第６層膜とを有することを特徴とする光学ピックアッ
プ装置。
【請求項６】前記ビームスプリッタ膜の膜厚が、前記
往路光ビームの波長とほぼ等しいことを特徴とする請求
項５に記載の光学ピックアップ装置。
【請求項７】少なくとも半導体基板上に形成された第
１の受光素子および第２の受光素子と、前記半導体基板上に形成され、前記半導体基板とほぼ垂
直な発光面を有する半導体レーザと、前記第１の受光素子および第２の受光素子上に固着され
るとともに、前記発光面から出射された往路光ビームを
反射し、反射されて戻る復路光ビームを前記第１の受光
素子に導くビームスプリッタ膜が形成されたビームスプ
リッタ膜形成面と、前記第１の受光素子上面で反射された前記復路光ビーム
を反射して前記第２の受光素子に導く高反射面とが形成
されたビームスプリッタとを有する複合光学素子と、前記往路光ビームを光記録媒体に集光する対物レンズと
を有する光学ピックアップ装置と、前記光学ピックアップ装置をトラッキング方向に制御駆
動する移動手段とを有する光記録再生装置において、前記ビームスプリッタ膜が、屈折率がｎ₁である第１層膜と、前記第１層膜上に形成されるとともに、屈折率ｎ₂が前
記第１層膜の屈折率ｎ₁に対してｎ₂＜ｎ₁の関係にあ
る第２層膜と、前記第２層膜上に形成されるとともに、屈折率ｎ₃が前
記第２層膜の屈折率ｎ₂に対してｎ₃＜ｎ₂の関係にあ
る第３層膜と、前記第３層膜上に形成されるとともに、屈折率ｎ₄が前
記第２層膜の屈折率ｎ₂に対してｎ₄≒ｎ₂の関係にあ
る第４層膜と、前記第４層膜上に形成されるとともに、屈折率ｎ₅が前
記第１層膜の屈折率ｎ₁に対してｎ₅≒ｎ₁の関係にあ
る第５層膜と、前記第５層膜上に形成されるとともに、屈折率ｎ₆が前
記第３層膜の屈折率ｎ₃に対してｎ₆≦ｎ₃の関係にあ
る第６層膜とを有することを特徴とする光記録再生装
置。
【請求項８】前記ビームスプリッタ膜の膜厚が、前記
往路光ビームの波長とほぼ等しいことを特徴とする請求
項７に記載の光記録再生装置。