(57)【要約】【課題】＋１次回折光と−１次回折光の比率が異なる回折光学素子を得る。【解決手段】透明な基板上に回折格子が形成されている回折光学素子において、前記回折格子は、照射される光の有効光束径の範囲内において、少なくもと第１の領域と第２の領域を有しており、前記第１の領域に形成される回折格子の段部の段の数と前記第２の領域に形成される回折格子の段部の段の数とは異なるものであって、前記第１の領域または前記第２の領域のいずれか一方に形成される回折格子において、前記回折格子を形成する段部における各々の段差は、すべて異なる値であることを特徴とする回折光学素子を提供することにより上記課題を解決する。【選択図】  図２
2011060393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な基板上に回折格子が形成されている回折光学素子において、
前記回折格子は、照射される光の有効光束径の範囲内において、少なくもと第１の領域と第２の領域を有しており、
前記第１の領域に形成される回折格子の段部の段の数と前記第２の領域に形成される回折格子の段部の段の数とは異なるものであって、
前記第１の領域または前記第２の領域のいずれか一方に形成される回折格子において、前記回折格子を形成する段部における各々の段差は、すべて異なる値であることを特徴とする回折光学素子。
【請求項２】
前記第１の領域に形成される回折格子を形成する段部における各々の段差は、すべて異なる値であり、かつ、
前記第２の領域に形成される回折格子を形成する段部における各々の段差は、すべて異なる値であることを特徴とする請求項１に記載の回折光学素子。
【請求項３】
前記第１の領域における＋１次回折光の回折効率と−１次回折光の回折効率の比の値と、前記第２の領域における＋１次回折光の回折効率と−１次回折光の回折効率の比の値とは、異なることを特徴とする請求項１または２に記載の回折光学素子。
【請求項４】
透明な基板上に回折格子が形成されている回折光学素子において、
前記回折格子は、照射される光の有効光束径の範囲内において、少なくとも第１の領域と第２の領域と第３の領域とを有しており、
前記第１の領域に形成される回折格子の段の数と前記第２の領域に形成される回折格子の段の数と前記第３の領域に形成される回折格子の段の数とは各々異なるものであって、
前記第１の領域、前記第２の領域、前記第３の領域のいずれかに形成される回折格子において、前記回折格子を形成する段部における各々の段差は、すべて異なる値であることを特徴とする回折光学素子。
【請求項５】
前記第１の領域における＋１次回折光の回折効率と−１次回折光の回折効率の比の値と、前記第２の領域における＋１次回折光の回折効率と−１次回折光の回折効率の比の値と、前記第３の領域における＋１次回折光の回折効率と−１次回折光の回折効率の比の値は、すべて異なることを特徴とする請求項４に記載の回折光学素子。
【請求項６】
前記回折格子は複屈折材料により形成されており、
前記回折格子に接して等方性媒質が形成されており、
前記等方性媒質の屈折率の値と、前記複屈折材料における常光屈折率の値とは、略等しいものであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の回折光学素子。
【請求項７】
前記複屈折材料は、高分子液晶により形成されているものであることを特徴とする請求項６に記載の回折光学素子。
【請求項８】
レーザ光源と、
前記レーザ光源から発せられた光を集光するための対物レンズと、
光検出器と、
を有し、前記レーザ光源からの光を前記対物レンズにより光ディスクに集光し、前記光ディスクにおいて反射された光を請求項６または７に記載されている回折光学素子により回折させ、前記光検出器に入射させることにより、前記光ディスクに記録されている情報の読み取りを行うものであることを特徴とする光ピックアップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回折光学素子及び光ピックアップに関する。
【背景技術】
【０００２】
光を回折させるための回折光子を有する回折光学素子は、各種の光学装置の光学系に用いられている。回折光学素子の特徴としては、以下のものが挙げられる。
１）一つの入射光を複数の回折光に分けることができる。
２）回折角が波長に依存するため、分光に利用することができる。
３）回折格子を形成する面を曲面としてレンズとすることにより、通常のレンズよりも薄くすることができる。
４）レンズとは正負が逆となる波長分散特性を有するため、レンズを用いる光学系の色収差を補正することができる。
【０００３】
回折光学素子は、回折格子として凹凸を周期的に形成した回折格子を有するものであるが、回折格子となる凹凸を傾斜面により形成した構造のブレーズ型が回折効率は最も高くなり、回折効率の観点からは理想的である。
【０００４】
しかしながら、ブレーズ型の回折格子は作製が難しく、量産には不向きである。このため、ブレーズ型の回折格子の傾斜面を階段状に形成したマルチレベル型の回折格子が考案された。マルチレベル型の回折格子は、半導体プロセスにおいて用いられているフォトリソグラフィとドライエッチングとを繰り返し行うことにより、容易に作製することが可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、光ピックアップにおいては、光ディスク（光記録媒体）の再生信号は、＋１次回折光を用いて読み取り、光ディスクに集光させるための対物レンズの位置を制御するためのサーボ信号は−１次回折光を用いて生成する。一般的に、再生信号は高い信号品質が要求されるため、サーボ信号に比べて高い光量が求められる。このため、再生信号における光量とサーボ信号における光量との比率を３：１、又は、４：１に設定する場合がある。従って、光ピックアップに用いられている回折格子においては、＋１次回折光と−１次回折光の比率が４：１等に設定することが要求される場合がある。
【０００６】
また、光ディスクに用いられる回折格子においては、サーボ信号は複数の領域からの光を用いることから、光ディスクに照射される光のスポット（有効光束径）において、複数に分割されていることが望ましい。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、２以上の領域に異なる回折格子が形成されているものであって、各々の領域において生じる＋１次回折光と−１次回折光との比率が異なる比率となるような回折光学素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、透明な基板上に回折格子が形成されている回折光学素子において、前記回折格子は、照射される光の有効光束径の範囲内において、少なくもと第１の領域と第２の領域を有しており、前記第１の領域に形成される回折格子の段部の段の数と前記第２の領域に形成される回折格子の段部の段の数とは異なるものであって、前記第１の領域または前記第２の領域のいずれか一方に形成される回折格子において、前記回折格子を形成する段部における各々の段差は、すべて異なる値であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、前記第１の領域に形成される回折格子を形成する段部における各々の段差は、すべて異なる値であり、かつ、前記第２の領域に形成される回折格子を形成する段部における各々の段差は、すべて異なる値であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、前記第１の領域における＋１次回折光の回折効率と−１次回折光の回折効率の比の値と、前記第２の領域における＋１次回折光の回折効率と−１次回折光の回折効率の比の値とは、異なることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、透明な基板上に回折格子が形成されている回折光学素子において、前記回折格子は、照射される光の有効光束径の範囲内において、少なくとも第１の領域と第２の領域と第３の領域とを有しており、前記第１の領域に形成される回折格子の段の数と前記第２の領域に形成される回折格子の段の数と前記第３の領域に形成される回折格子の段の数とは各々異なるものであって、前記第１の領域、前記第２の領域、前記第３の領域のいずれかに形成される回折格子において、前記回折格子を形成する段部における各々の段差は、すべて異なる値であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、前記第１の領域における＋１次回折光の回折効率と−１次回折光の回折効率の比の値と、前記第２の領域における＋１次回折光の回折効率と−１次回折光の回折効率の比の値と、前記第３の領域における＋１次回折光の回折効率と−１次回折光の回折効率の比の値は、すべて異なることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、前記回折格子は複屈折材料により形成されており、前記回折格子に接して等方性媒質が形成されており、前記等方性媒質の屈折率の値と、前記複屈折材料における常光屈折率の値とは、略等しいものであることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、前記複屈折材料は、高分子液晶により形成されているものであることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、レーザ光源と、前記レーザ光源から発せられた光を集光するための対物レンズと、光検出器と、を有し、前記レーザ光源からの光を前記対物レンズにより光ディスクに集光し、前記光ディスクにおいて反射された光を前記記載されている回折光学素子により回折させ、前記光検出器に入射させることにより、前記光ディスクに記録されている情報の読み取りを行うものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、２以上の領域に異なる回折格子が形成されているものであって、各々の領域において生じる＋１次回折光と−１次回折光との比率が異なる比率となるような回折光学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】マルチレベル型の回折格子における段の数と回折効率との関係図
【図２】第１の実施の形態における回折光学素子の構成図
【図３】第１の実施の形態における回折光学素子の第１の回折格子における高さと回折効率の相関図
【図４】第１の実施の形態における回折光学素子の第２の回折格子における高さと回折効率の相関図
【図５】第１の実施の形態における回折光学素子の製造工程図
【図６】第１の実施の形態における他の回折光学素子の構成図（１）
【図７】第１の実施の形態における他の回折光学素子の構成図（２）
【図８】第２の実施の形態における回折光学素子の構成図
【図９】図８における破線９Ａ−９Ｂにおいて切断した断面の要部拡大図
【図１０】第２の実施の形態における回折光学素子の第３の回折格子における高さと回折効率の相関図
【図１１】第３の実施の形態における回折光学素子の構成図
【図１２】図１１における破線１２Ａ−１２Ｂにおいて切断した断面の要部拡大図
【図１３】第４の実施の形態における回折光学素子の構成図
【図１４】第５の実施の形態における光ピックアップの構成図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。
【００１９】
〔第１の実施の形態〕
第１の実施の形態に係る回折光学素子について説明する。
【００２０】
（回折光学素子）
最初に図１に基づき通常のマルチレベル型の回折格子を有する回折光学素子において、回折格子を形成する段差の数と、＋１次回折光、０次回折光、−１次回折光における回折効率の関係について説明する。尚、回折格子に形成される各々の段差は略均一となるように形成されている。マルチレベル型の回折格子では、段の数を増やすことにより、＋１次回折光の回折効率は高くなる。また、段の数が２段の場合では、＋１次回折光の回折効率と−１次回折光の回折効率とは、３９％で等しい値であるが、段の数が３段以上になると、−１次回折光は発生しない。このため、通常のマルチレベル型の回折格子では、＋１次回折光と−１次回折光との双方を生じさせるものであって、かつ、＋１次回折光における回折効率の値と−１次回折光における回折効率の値とを異なるものとすることはできない。即ち、通常のマルチレベル型の回折格子では、＋１次回折光の回折効率と−１次回折光の回折効率の比を４：１等にすることができない。
【００２１】
次に、図２に基づき本実施の形態における回折光学素子について説明する。図２（ａ）は、本実施の形態における回折光学素子の上面図（光の照射面）であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）における破線２Ａ−２Ｂにおいて切断した断面図であり、図２（ｃ）は、破線２Ｃに囲まれた領域の拡大図である。
【００２２】
本実施の形態における回折光学素子は、光スポットとなる部分（照射される光の有効光束径内となる部分）に、第１の領域１１と第２の領域１２とを有している。基板１０の表面の第１の領域１１には第１の回折格子２１が形成されており、第２の領域１２には第２の回折格子２２が形成されている。尚、基板１０は、波長が４０５ｎｍの光おける屈折率が１．５２であるガラス基板により形成されている。
【００２３】
第１の領域１１における第１の回折格子２１は、最下段より幅がａ１の第１段、幅がｂ１の第２段、幅がｃ１の第３段、幅がｄ１の第４段からなる４段の段部が周期的に形成されている回折格子であり、周期的に形成された段部の周期（回折格子の周期）はＰ１である。第１の回折格子２１では、第１段と第２段との段差はｇ１であり、第２段と第３段との段差はｈ１であり、第３段と第４段との段差はｉ１である。尚、第１の回折格子２１における高さはｍ１であり、ｇ１とｈ１とｉ１との和の値に等しい値である。また、本実施の形態では、ａ１＝ｂ１＝ｃ１＝ｄ１＝０．２５×Ｐ１となるように形成されている。
【００２４】
一方、第２の領域１２における第２の回折格子２２は、最下段の幅がａ２の第１段、幅がｂ２の第２段からなる２段の段部が周期的に形成されている回折格子であり、周期的に形成された段部の周期（回折格子の周期）はＰ２である。第１段と第２段との段差、即ち、第２の回折格子における高さはｍ２である。尚、本実施の形態では、ａ２＝ｂ２＝０．５×Ｐ２となるように形成されている。以上より、本実施の形態における回折光学素子においては、第１の領域１１における第１の回折格子２１の段部の段の数と第２の領域１２における第２の回折格子２２の段部の段の数とは異なっている。
【００２５】
次に、本実施の形態における回折光学素子の第１の領域１１に形成される第１の回折格子２１について詳細に説明する。図３は、第１の回折格子２１において形成される段差の比、即ち、ｇ１：ｈ１：ｉ１の比を１：０．２：１．１とした場合において、第１の回折格子２１の高さｍ１と、０次回折光の回折効率、＋１次回折光の回折効率、−１次回折光の回折効率、＋２次回折光の回折効率及び−２次回折光の回折効率との相関について計算した結果である。尚、回折効率の計算方法としては、ＲＣＷＡ（Rigorous Coupled Wave Analysis）法を用い、波長が４０５ｎｍの光において、基板１０の屈折率が１．５２の場合について計算を行ったものである。図に示されるように、第１の回折格子２１の高さｍ１が約０．６６μｍの場合では、＋１次回折光率は約６２％で最大となり、−１次回折光率は１５％となり、＋１次回折光率と−１次回折光率との比は、略４：１となる回折光子を得ることができる。この場合、各々の段差は、ｇ１が約０．２９μｍ、ｈ１が約０．０６μｍ、ｉ１が約０．３１μｍである。
【００２６】
次に、本実施の形態における回折光学素子の第２の領域１２に形成される第２の回折格子２２について説明する。図４は、第２の回折格子２２の高さｍ２と、０次回折光の回折効率、＋１次回折光の回折効率、−１次回折光の回折効率、＋２次回折光の回折効率及び−２次回折光の回折効率との相関について計算した結果である。尚、回折効率の計算方法は、第１の回折格子２１の場合と同様である。尚、第２の回折格子２２は、２段の回折格子により形成されているため、＋１次回折光の回折効率と−１次回折光の回折効率とは等しい値となり、＋２次回折光の回折効率と−２次回折光の回折効率とは等しい値となる。図に示されるように、第２の回折格子２２の高さｍ２が約０．４μｍの場合では、＋１次回折光の回折効率及び−１次回折光の回折効率は最大となる。本実施の形態では、後述するように、３枚のフォトマスクを用いて製造する回折光学素子であるため、高さｍ２は第１の回折格子２１の第３段の高さと同じ高さとなるように形成されている。即ち、高さｍ２は、０．３５μｍとなるように形成されている。
【００２７】
以上より、本実施の形態における回折光学素子は、第１の領域１１と第２の領域１２を有しており、第１の領域１１では、＋１次回折光率と−１次回折光率との比は、略４：１となり、第２の領域１２では、＋１次回折光率と−１次回折光率との比は、略１：１となる回折光学素子を得ることができる。
【００２８】
（回折光学素子の製造方法）
次に、図５に基づき本実施の形態における回折光学素子の製造方法について説明する。本実施の形態における回折光学素子は、フォトリソグラフィとドライエッチングを３回繰り返すことにより製造される。従って、本実施の形態における回折光学素子を製造する際に、フォトリソグラフィを行うために用いられるフォトマスクは３種類である。
【００２９】
最初に、図５（ａ）に示すように、第１のエッチング工程を行う。具体的には、屈折率が１．５２のガラスからなる基板１０にフォトレジストを塗布し、プリベークを行った後、フォトマスク３１を用いて露光装置により露光し、現像を行う。フォトマスク３１には、露光装置からの光を透過するガラス等からなる基板上に、光を遮光する遮光領域３１ａが形成されている。従って、露光装置からの光は、遮光領域３１ａにおいて遮光され、遮光領域３１ａの形成されていない開口領域３１ｂのみ透過し、フォトレジストを感光する。感光した領域のフォトレジストは、現像することにより除去され、露光装置からの光によって露光されていない領域のみ残存する。この後、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等のドライエッチングにより、基板１０を深さ０．３１μｍ除去する。即ち、図５（ａ）に示す領域１０ａを除去し、基板１０において、第１の領域１１における第４段と第３段を形成し、第２の領域１２における第２段を形成する。
【００３０】
次に、図５（ｂ）に示すように、第２のエッチング工程を行う。具体的には、第１のエッチング工程後の基板１０にフォトレジストを塗布し、プリベークを行った後、フォトマスク３２を用いて露光装置により露光し現像を行う。フォトマスク３２には、露光装置からの光を透過するガラス等からなる基板上に基板上に、光を遮光する遮光領域３２ａが形成されている。従って、露光装置からの光は、遮光領域３２ａにおいて遮光され、遮光領域３２ａの形成されていない開口領域３２ｂのみ透過して、フォトレジストを感光する。感光した領域のフォトレジストは、現像することにより除去され、露光装置からの光によって露光されていない領域のみ残存する。この後、ＲＩＥ等のドライエッチングにより、基板１０を深さ０．０６μｍ除去する。即ち、図５（ｂ）に示す領域１０ｂを除去し、基板１０において、第１の領域１１における第２段を形成する。
【００３１】
次に、図５（ｃ）に示すように、第３のエッチング工程を行う。具体的には、第２のエッチング工程後の基板１０にフォトレジストを塗布し、プリベークを行った後、フォトマスク３３を用いて露光装置により露光し現像を行う。フォトマスク３３には、露光装置からの光を透過するガラス等からなる基板上に基板上に、光を遮光する遮光領域３３ａが形成されている。従って、露光装置からの光は、遮光領域３３ａにおいて遮光され、遮光領域３３ａの形成されていない開口領域３３ｂのみ透過し、フォトレジストを感光する。感光した領域のフォトレジストは、現像することにより除去され、露光装置からの光によって露光されていない領域のみ残存する。この後、ＲＩＥ等のドライエッチングにより、基板１０を深さ０．２９μｍ除去する。即ち、図５（ｃ）に示す領域１０ｃを除去し、基板１０において、第１の領域１１における第１段を形成し及び第２の領域１２における第１段を形成する。尚、第２の領域１２の第１段と第２段の段差は、第２のエッチング工程と第３のエッチング工程により形成されるため、０．０６μｍと０．２９μｍとの和である０．３５μｍとなる。
【００３２】
以上の工程により本実施の形態における回折光学素子を製造することができる。
【００３３】
（回折光学素子の他の構造）
次に、本実施の形態における回折光学素子の他の構造について説明する。
【００３４】
図６に示す回折光学素子は、光スポットとなる部分（照射される光の有効光束径内となる部分）に、第１の領域４１、第２の領域４２及び第３の領域４３の一部を有している。具体的には、基板１０の照射される光スポットの中心部分に円形の第１の領域４１を形成し、第１の領域４１を囲むようにドーナッツ状の第２の領域４２を形成し、第２の領域４２を囲むようにドーナッツ状の第３の領域４３を形成したものであり、第１の領域４１及び第３の領域４３には、第１の回折格子２１を形成し、第２の領域４２には、第２の回折格子２２を形成した構造のものである。尚、図６（ａ）は、この回折光学素子の上面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）における破線６Ａ−６Ｂにおいて切断した断面図である。このような構造の回折光学素子においても、本実施の形態における効果を得ることができる。
【００３５】
また、図７に示す回折光学素子は、光スポットとなる部分（照射される光の有効光束径内となる部分）において、基板１０の一方の端より順に第１の領域５１、第２の領域５２、第３の領域５３、第４の領域５４及び第５の領域５５を形成し、第１の領域５１、第３の領域５３及び第５の領域５５には、第１の回折格子２１を形成し、第２の領域５２及び第４の領域５４には、第２の回折格子２２を形成した構造のものである。即ち、第１の回折格子２１の形成される領域（第１の領域５１、第３の領域５３及び第５の領域５５）と第２の回折格子２２の形成される領域（第２の領域５２及び第４の領域５４）とが交互にストライプ状に形成されたものである。尚、図７（ａ）は、この回折光学素子の上面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）における破線７Ａ−７Ｂにおいて切断した断面図である。このような構造の回折光学素子においても、本実施の形態における効果を得ることができる。
【００３６】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、図８及び図９に示すように、光スポットとなる部分（照射される光の有効光束径内となる部分）に、第１の領域６１と第２の領域６２を有しており、基板１０の表面の第１の領域６１には、第３の回折格子２３が形成されており、第２の領域６２には、第１の回折格子２１が形成されている。尚、基板１０は、波長が４０５ｎｍの光おける屈折率が１．５２であるガラス基板により形成されており、第２の領域６２に形成される第１の回折格子２１は、第１の実施の形態において説明した第１の回折格子２１と同じものである。尚、図９は、図８における破線９Ａ−９Ｂにおいて切断した断面の要部拡大図である。
【００３７】
第１の領域６１に形成される第３の回折格子２３は、最下段より幅がａ３の第１段、幅がｂ３の第２段、幅がｃ３の第３段、幅がｄ３の第４段、幅がｅ３の第５段、幅がｆ３の第６段からなる６段の段部が周期的に形成されている回折格子であり、周期的に形成された段部の周期はＰ３である。第３の回折格子２３では、第１段と第２段との段差はｇ３であり、第２段と第３段との段差はｈ３であり、第３段と第４段との段差はｉ３であり、第４段と第５段との段差はｊ３であり、第５段と第６段との段差はｋ３である。よって、第１の領域６１における第３の回折格子２３の段部の段の数と第２の領域６２における第１の回折格子２１の段部の段の数とは異なっている。尚、第３の回折格子２３における高さはｍ３であり、ｇ３とｈ３とｉ３とｊ３とｋ３との和の値に等しい値である。本実施の形態では、ａ３＝ｂ３＝ｃ３＝ｄ３＝ｅ３＝ｆ３＝（１／６）×Ｐ３となるように形成されている。
【００３８】
次に、本実施の形態における回折光学素子の第１の領域６１に形成される第３の回折格子２３についてより詳細に説明する。図１０は、第１の回折格子２３において形成される段差の比、即ち、ｇ３：ｈ３：ｉ３：ｊ３：ｋ３の比を０．１：０．１９：０．０７：０．２：０．１５とした場合において、第３の回折格子２３の高さｍ３と、０次回折光の回折効率、＋１次回折光の回折効率、−１次回折光の回折効率、＋２次回折光の回折効率及び−２次回折光の回折効率との相関について計算した結果である。尚、回折効率の計算方法としては、ＲＣＷＡ（Rigorous Coupled Wave Analysis）法を用い、波長が４０５ｎｍの光において、基板１０の屈折率が１．５２の場合について計算を行ったものである。図に示されるように、第３の回折格子２３の高さｍ３が約０．６μｍの場合では、＋１次回折光率は約８２％で最大となり、０次回折光の回折効率、−１次回折光率、＋２次回折光の回折効率及び−２次回折光の回折効率はいずれも略０％となる。よって、＋１次回折光のみを得ることができる。この場合、各々の段差は、ｇ３が約０．１μｍ、ｈ３が約０．１９μｍ、ｉ３が約０．０７μｍ、ｊ３が約０．２μｍ、ｋ３が約０．１５μｍである。
【００３９】
本実施の形態における回折光学素子は、第３の回折格子２３における段差ｇ３とｈ３との和は０．２９μｍであり、第１の回折格子２１における段差ｇ１と等しく、第３の回折格子２３における段差ｉ３は０．０７μｍであり、第１の回折格子２１における段差ｈ１の値に近く、第３の回折格子２３における段差ｊ３とｋ３との和は０．３５μｍであり、第１の回折格子２１における段差ｉ１の値に近い。よって、第３の回折格子２３における第４段と第５段を形成する際に、第１の回折格子２１の第３段を形成し、第３の回折格子２３の第２段を形成する際に、第１の回折格子２１の第２段を形成し、第３の回折格子２３における第１段と第２段を形成する際に、第１の回折格子２１の第１段を形成することにより、図９に示す構成に近い構成の回折光学素子を５枚のフォトマスクにより製造することができる。
【００４０】
以上より、本実施の形態における回折光学素子は、第１の領域６１と第２の領域６２を有しており、第１の領域６１では、＋１次回折光のみを得ることができ、第２の領域６２では、＋１次回折光率と−１次回折光率との比が、略４：１となる回折光学素子を得ることができる。
【００４１】
〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、図１１及び図１２に示すように、光スポットとなる部分（照射される光の有効光束径内となる部分）に、第１の領域７１と第２の領域７２と第３の領域７３とを有しており、基板１０の表面の第１の領域７１には、第３の回折格子２３が形成されており、第２の領域７２には、第１の回折格子２１が形成されており、第３の領域７３には、第２の回折格子２２が形成されている。よって、第１の領域７１における第３の回折格子２３の段部の段の数と、第２の領域７２における第１の回折格子２１の段部の段の数と、第３の領域７３における第２の回折格子２２の段部の段の数はすべて異なっている。尚、図１２は、図１１における破線１２Ａ−１２Ｂにおいて切断した断面の要部拡大図である。また、基板１０は、波長が４０５ｎｍの光おける屈折率が１．５２となるガラス基板により形成されており、第１の回折格子２１、第２の回折格子２２及び第３の回折格子２３は、第１の実施の形態及び第２の実施の形態において説明した第１の回折格子２１、第２の回折格子２２及び第３の回折格子２３と同じものである。
【００４２】
本実施の形態における回折光学素子は、第１の領域７１、第２の領域７２及び第３の領域７３を有しており、第１の領域７１では、＋１次回折光のみを得ることができ、第２の領域７２では、＋１次回折光率と−１次回折光率との比を略４：１とすることができ、第３の領域７３では、＋１次回折光率と−１次回折光率との比を略１：１とすることができる。
【００４３】
尚、本実施の形態における回折光学素子では、第１の領域７１、第２の領域７２及び第３の領域７３となる３つの領域を有しているが、更に異なる構成の回折格子を新たな領域に加えることより、４つ以上の領域を有する回折光学素子についても同様に形成することが可能である。
【００４４】
〔第４の実施の形態〕
次に、第４の実施の形態について説明する。図１３に、本実施の形態における回折光学素子の断面の構造を示す。
【００４５】
本実施の形態における回折光学素子は、第１の領域８１と第２の領域８２を有している。具体的には、ガラス又は石英ガラス等からなる光学的に等方性を有する基板９０上に、第１の領域８１には第１の回折格子９１が形成されており、第２の領域８２には第２の回折格子９２が形成されている。第１の回折格子９１及び第２の回折格子９２は、複屈折材料により形成されており、第１の回折格子９１及び第２の回折格子９２の上には、等方性媒質９３が形成されており、更には、ガラス又は石英ガラス等からなる光学的に等方性を有する基板９４が形成されている。また、基板９４の上には、λ／４板等の波長板９５が形成されている。
【００４６】
第１の回折格子９１及び第２の回折格子９２を構成している複屈折材料における異常光屈折率をｎｅ、常光屈折率をｎｏとし、等方性媒質９３における屈折率ｎｓとした場合、等方性媒質９３は、等方性媒質９３における屈折率ｎｓの値が複屈折材料における常光屈折率ｎｏの値と略等しくなるような材料により形成されている。
【００４７】
次に、本実施の形態における回折光学素子の製造方法について説明する。本実施の形態における回折光学素子は、ガラス等からなる基板９０上に、ポリイミドを膜状に塗布し、ラビング配向処理を施して不図示の配向膜を形成した後、配向膜上に、液晶モノマーを塗布し光重合硬化させることにより高分子液晶層を形成する。この後、第１の実施の形態と同様に、形成された高分子液晶層において、フォトリソグラフィとドライエッチングを繰り返し行うことにより、基板９０上に第１の回折格子９１及び第２の回折格子９２を形成する。この後、基板９０上に第１の回折格子９１及び第２の回折格子９２の形成されている側とガラス等からなる基板９４との間に、有機材料からなる等方性媒質９３を形成し、更に、基板９４の上にはλ／４板等の波長板９５を形成する。
【００４８】
本実施の形態における回折光学素子は、第１の回折格子９１は４段の段部を有する回折格子であり、第２の回折格子９２は２段の段部を有する回折格子により形成されている。第１の回折格子９１及び第２の回折格子９２は、高分子液晶により形成されているものの、上述のとおり、基板９０上における第１の回折格子９１及び第２の回折格子９２を形成する際の形成方法は、第１の実施の形態における第１の回折格子２１及び第２の回折格子２２と同様の形成方法により形成することができる。
【００４９】
本実施の形態における回折光学素子では、入射光の偏光が常光となる場合では、第１の回折格子９１及び第２の回折格子９２を構成する高分子液晶の屈折率（常光屈折率）ｎｏと等方性媒質９３の屈折率ｎｓとが略等しい値となるため、そのまま透過する。しかしながら、入射光の偏光が異常光となる場合では、第１の回折格子９１及び第２の回折格子９２を構成する高分子液晶の屈折率（異常光屈折率）ｎｅと等方性媒質９３の屈折率ｎｓとが異なる値となるため、入射した光を回折させることができる。
【００５０】
尚、本実施の形態では、４段の段部を有する第１の回折格子９１と２段の段部を有する第２の回折格子９２を形成した場合について説明したが、上記以外の段部を有する回折格子を組み合わせてもよく、また、回折光学素子を３以上の領域に分割して、各々異なる段部を有する回折格子を配置させることも可能である。
【００５１】
〔第５の実施の形態〕
次に、第５の実施の形態について説明する。本実施の形態は、光ディスクにおける情報の記録及び再生を行うための光ピックアップであり、第４の実施の形態における回折光学素子を有するものである。
【００５２】
図１４に示すように、本実施の形態における光ピックアップは、光ディスク１００に記録されている情報の再生等を行うためのものであり、半導体レーザ１０１、コリメートレンズ１０２、回折光学素子１０３、対物レンズ１０４、フォトディテクタ等の光検出器１０５を有している。
【００５３】
半導体レーザ１０１は、波長が約４０５ｎｍの直線偏光の光を発するものである。半導体レーザ１０１から出射された光は、コリメートレンズ１０２を介し、回折光学素子１０３に入射する。回折光学素子１０３は、第４の実施の形態において説明した回折光学素子であり、入射光は基板９０が形成されている側から入射する。この回折光学素子１０３に入射する直線偏光の光は、回折光学素子１０３において常光として入射し、入射した光は回折されることなく透過し、λ／４板である波長板９５により円偏光の光となり、対物レンズ１０４に入射し、対物レンズ１０４により光ディスク１００の情報が記録されている面に集光される。このように集光された光は光ディスク１００において反射し、対物レンズ１０４を介し、回折光学素子１０３に入射する。回折光学素子１０３に入射した円偏光の光は、λ／４板である波長板９５において直線偏光の光となり、回折光学素子１０３における回折格子に対し異常光となる直線偏光の光として入射する。回折格子に対し異常光として入射した光は、回折光学素子１０３における回折格子において回折され、コリメートレンズ１０２を介し光検出器１０５入射し電気信号に変換される。これにより、光ディスク１００に記録されている情報を読み取ることができる。
【００５４】
本実施の形態における光ピックアップでは、回折光学素子１０３として、第４の実施の形態における回折光学素子を用いており、第１の領域と第２の領域に分けられている。第４の実施の形態における回折光学素子では、各々の領域における回折光の＋１次回折効率と−１次回折効率との比を所望の比率にすることができる。例えば、回折光の＋１次回折効率と−１次回折効率との比を一方は、１：１とし、他方を４：１とすることができる。よって、光ディスク１００に記録されている情報の読み取りにより適した信号検出を行うことができる。これにより、光ディスク１００の読み取りにより適した光ピックアップを得ることができる。
【００５５】
第１の実施の形態から第４の実施の形態における回折光学素子は、光記録再生装置、プロジェクタ装置、撮像装置、分光器等の計測装置など、回折光学素子を一般的に備える光学機器に適用することができる。
【００５６】
尚、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。
【符号の説明】
【００５７】
１０    基板
１１    第１の領域
１２    第２の領域
２１    第１の回折格子
２２    第２の回折格子
ａ１    第１の回折格子における第１段の幅
ａ２    第２の回折格子における第１段の幅
ｂ１    第１の回折格子における第２段の幅
ｂ２    第２の回折格子における第２段の幅
ｃ１    第１の回折格子における第３段の幅
ｄ１    第１の回折格子における第４段の幅
ｇ１    第１の回折格子における第１段と第２段との段差
ｈ１    第１の回折格子における第２段と第３段との段差
ｉ１    第１の回折格子における第３段と第４段との段差
ｍ１    第１の回折格子における高さ
ｍ２    第２の回折格子における高さ
Ｐ１    第１の回折格子における段差の周期
Ｐ２    第２の回折格子における段差の周期
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５８】
【特許文献１】特開平１１−１６０５１号公報
【特許文献２】特開平１０−１０３０８号公報
【特許文献３】特開２００７−２５７８２８号公報
【図１】
2011060393.tif 000003
【図２】
2011060393.tif 000004
【図３】
2011060393.tif 000005
【図４】
2011060393.tif 000006
【図５】
2011060393.tif 000007
【図６】
2011060393.tif 000008
【図７】
2011060393.tif 000009
【図８】
2011060393.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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