(57)【要約】【課題】本発明は、新規な構成の偏光ホログラム素子を提供し、偏光ホログラム素子の回折効率の向上と、それに伴う加工時間の短縮等を目的とする。【解決手段】本発明では、光学的に透明な等方性基板（光学的等方性基板）１１と、その光学的等方性基板上に形成された光学的に透明な異方性材料（光学的異方性材料）１３と、該光学的異方性材料の表面に形成された凹凸状の回折格子１６と、その格子内に充填される等方性材料１４と、さらにその表面を覆う光学的に透明な等方性基板（光学的等方性基板）１５とからなる偏光ホログラム素子１０において、前記回折格子１６の形成方向を、基板面と垂直方向から傾けて形成した構成とした。これにより、実際に使用する回折光の効率を向上することができ、また、これに伴い格子深さを浅くすることでも同様の効率を得ることができるため、素子の加工時間も短縮することができる。【選択図】　　　　　　　図１
2004004161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的に透明な等方性基板（以下、光学的等方性基板と言う）と、その光学的等方性基板上に形成された光学的に透明な異方性材料（以下、光学的異方性材料と言う）と、該光学的異方性材料の表面に形成された凹凸状の回折格子と、その格子内に充填される等方性材料と、さらにその表面を覆う光学的に透明な等方性基板（光学的等方性基板）とからなる偏光ホログラム素子において、
前記回折格子の形成方向を、基板面と垂直方向から傾けて形成したことを特徴とする偏光ホログラム素子。
【請求項２】
請求項１記載の偏光ホログラム素子において、
前記光学的異方性材料の常光線方向屈折率もしくは異常光線方向屈折率のいずれかの屈折率と、前記回折格子内に充填される等方性材料の屈折率がほぼ同一であることを特徴とする偏光ホログラム素子。
【請求項３】
請求項１または２記載の偏光ホログラム素子において、
前記光学的異方性材料は、有機材料であることを特徴とする偏光ホログラム素子。
【請求項４】
請求項３記載の偏光ホログラム素子において、
前記光学的異方性材料は、延伸された高分子有機材料であることを特徴とする偏光ホログラム素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の偏光ホログラム素子において、
前記回折格子を形成した面の上部に光学的に透明な等方性基板（光学的等方性基板）を、接着層を介して形成していることを特徴とする偏光分離素子。
【請求項６】
請求項５記載の偏光ホログラム素子において、
前記光学的等方性基板を接着している接着剤が、前記回折格子を充填している材料と同一であることを特徴とする偏光ホログラム素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一つに記載の偏光ホログラム素子において、
偏光ホログラム素子と使用波長に対して一定の位相差を持つ位相板を一体で構成していることを特徴とする偏光ホログラム素子。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一つに記載の偏光ホログラム素子において、
偏光ホログラム素子外部との境界には、使用波長に対して反射を低減させるコーティングが施してあることを特徴とする偏光ホログラム素子。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一つに記載の偏光ホログラム素子を作製する際の製造方法であって、光学的等方性基板上に光学的異方性材料を形成し、該光学的異方性材料の表面に凹凸状の回折格子を形成し、その格子内に等方性材料を充填し、
その表面をさらに光学的等方性基板で覆ってなり、前記回折格子の形成方向を基板面と垂直方向から傾けて形成した偏光ホログラム素子の製造方法において、
前記回折格子部分は、異方性ドライエッチング方法により加工され、かつ、基板をエッチング方向から傾けて配置することで、回折格子の角度を規定し、作製することを特徴とする偏光ホログラム素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入射する光の偏光状態によってその偏光を分離するための偏光ホログラム素子及びその製造方法に関する。用途としては、光ディスク用の光ピックアップ光学系等に用いられる偏光ホログラム素子に関するものであり、特に、異なる記録密度を持った光記録媒体に対して読み取りまたは書き込みを行う光ピックアップ光学系に用いられる偏光ホログラム素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、様々な光記録媒体に対応する光ピックアップ装置が研究開発されている。一つは、波長７８０ｎｍのレーザー光を用いるＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ）系光ディスクの読み取り用、書き込み用の光ピックアップ装置であり、また、波長６６０ｎｍ程度のレーザー光を用いるＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ）系光ディスクの読み取り用、書き込み用の光ピックアップ装置である。また、将来の高密度光ディスクとして、青色レーザー光を用いた光ディスク用の光ピックアップ装置も研究開発が盛んに行われている。上記に示した光ピックアップ装置は、個別の技術課題はあるものの、光ピックアップ部分の小型化や、低コスト化等の共通の課題を持っており、これらの課題に対する開発が盛んである。
【０００３】
光ピックアップ装置の小型化や低コスト化に対して有効な構成として、偏光分離素子として偏光ホログラム素子を利用した光学系が採用されている。この偏光ホログラム素子は、回折格子（ホログラム）による光の回折を利用してレーザー光の往路、復路の分離を行うための素子であり、従来は偏光分離素子として偏光ビームスプリッター等を使用していたため光学系が大型化していた部分を解決するだけでなく、レーザー発光と同一面に信号検出素子を配置できるため、光路の設計が容易になり、かつ、部品点数も低減できると言うメリットを持っている。また、記録密度の異なる複数種類の光記録媒体の書き込み、読み取りを一つの光ピックアップ装置で行う場合においても、光路を共通化可能であることから、有効な光学系であると考えられている。以下に、偏光ホログラム素子の従来例を示す。
【０００４】
第一の従来例として、一般的な偏光ホログラム素子の例である特開２０００−１９９８２０号公報記載の偏光ホログラム素子の製造方法を示す。この従来例では、複屈折材料であるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）基板を用いて偏光ホログラム素子を作製している。
しかし、この従来例では、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）基板を用いているため、基板が高価であることや、その加工性において回折格子パターンを狭ピッチ化することが困難であり、その回折角度を大きく取ることができない等の問題点がある。従って、この従来例では、偏光ホログラム素子の低コスト供給や、偏光ホログラム素子を用いた光学系を小型化することができない。
【０００５】
次に、第二の従来例として、特開２０００−２２１３２５号公報記載の偏光分離素子を示す。この従来例では、光学的等方性基板上に有機膜（ポリアセチレン配向膜）を形成することで、低コストな偏光分離素子を提供している。
また、第三の従来例として、特開２０００−７５１３０号公報記載の偏光分離素子を示す。この従来例においても、光学的等方性基板上に複屈折性を持った高分子膜を形成することにより、低コストな偏光分離素子を提供している。
これらの二例の従来例においては、素子の低コスト化が可能であり、格子ピッチも狭ピッチ化することが可能であるために、素子の低コスト供給や偏光ホログラム素子を用いた光学系を小型化することが可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記第二、三の従来例においては、回折格子自体が矩形で形成されている。これは、回折される偏光方向のレーザー光に対して回折効率を高くし、かつ透過率（０次回折効率）を抑えるためである。
しかしながら矩形の回折格子を作製した場合には、±１次回折効率は最大で約４０％に留まってしまう。従って、信号の検出効率を上げるためには、さらなる効率の向上が必要である。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、従来の問題を解消した新規な構成の偏光ホログラム素子とその製造方法を提供することを目的とし、特に、偏光ホログラム素子の回折効率の向上と、それに伴う加工時間の短縮等を目的とする。より詳しくは、偏光ホログラム素子の偏光特性の向上と回折効率の向上、材料の低コスト化に伴う素子の低コスト化と、加工が容易な材料による加工特性の向上、回折効率の向上とともに波面収差特性の向上、材料を共通化することでの素子の低コスト化、偏光ホログラム素子の多機能化、偏光ホログラム素子の透過率の向上による光学特性の向上を図ることを目的とし、さらには偏光ホログラム素子の容易な加工方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための手段として、請求項１に係る発明は、光学的に透明な等方性基板（以下、光学的等方性基板と言う）と、その光学的等方性基板上に形成された光学的に透明な異方性材料（以下、光学的異方性材料と言う）と、該光学的異方性材料の表面に形成された凹凸状の回折格子と、その格子内に充填される等方性材料と、さらにその表面を覆う光学的に透明な等方性基板（光学的等方性基板）とからなる偏光ホログラム素子において、前記回折格子の形成方向を、基板面と垂直方向から傾けて形成した構成としたものである。
この偏光ホログラム素子の動作としては、レーザー光の偏光を、光学的異方性材料の表面に形成した偏光性の回折格子を用いて分離し、直交する二つの偏光方向によって、透過率と回折効率を変化させることによって偏光を分離するものである。また、ここでは、その効率の向上のために、偏光ホログラム素子において、回折格子の形成方向を、基板面と垂直方向から傾けて構成している。これにより、１次回折光の必要な方向の回折効率を向上することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の偏光ホログラム素子において、前記光学的異方性材料の常光線方向屈折率もしくは異常光線方向屈折率のいずれかの屈折率と、前記回折格子内に充填される等方性材料の屈折率がほぼ同一である構成としたものである。
また、請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の偏光ホログラム素子において、前記光学的異方性材料は、有機材料である構成としたものである。
さらに、請求項４に係る発明は、請求項３記載の偏光ホログラム素子において、前記光学的異方性材料は、延伸された高分子有機材料である構成としたものである。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の偏光ホログラム素子において、前記回折格子を形成した面の上部に光学的に透明な等方性基板（光学的等方性基板）を、接着層を介して形成している構成としたものである。
また、請求項６に係る発明は、請求項５記載の偏光ホログラム素子において、前記光学的等方性基板を接着している接着剤が、前記回折格子を充填している材料と同一である構成としたものである。
さらに、請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか一つに記載の偏光ホログラム素子において、偏光ホログラム素子と使用波長に対して一定の位相差を持つ位相板を一体で構成している構成としたものである。
さらに請求項８に係る発明は、請求項１〜７のいずれか一つに記載の偏光ホログラム素子において、偏光ホログラム素子外部との境界には、使用波長に対して反射を低減させるコーティングが施してある構成としたものである。
【００１１】
請求項９に係る発明は、請求項１〜８のいずれか一つに記載の偏光ホログラム素子を作製する際の製造方法であって、光学的等方性基板上に光学的異方性材料を形成し、該光学的異方性材料の表面に凹凸状の回折格子を形成し、その格子内に等方性材料を充填し、その表面をさらに光学的等方性基板で覆ってなり、前記回折格子の形成方向を基板面と垂直方向から傾けて形成した偏光ホログラム素子の製造方法において、前記回折格子部分は、異方性ドライエッチング方法により加工され、かつ、基板をエッチング方向から傾けて配置することで、回折格子の角度を規定し、作製することを特徴としたものである。
その作製される偏光ホログラム素子の動作は、請求項１〜７の偏光ホログラム素子と同様である。ここでは、基板を傾けて異方性ドライエッチングで作製することで、偏光ホログラム素子において、回折格子の形成方向を、基板面と垂直方向から傾けて構成することが可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成、動作及び作用を、図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
［実施例１］
まず、本発明の第一の実施例の偏光ホログラム素子について説明する。図１は本発明の第一の実施例を示す偏光ホログラム素子の概略断面図である。
本実施例による偏光ホログラム素子１０は、例えば波長６６０ｎｍのレーザー光に対する偏光ホログラム素子である。
【００１４】
本実施例による偏光ホログラム素子１０では、光学的に透明な等方性基板（光学的等方性基板）１１としてＢＫ７基板を用い、そのＢＫ７基板１１の上に、アクリル系紫外線硬化接着剤による接着層１２を介して、ポリエステル系有機材料を延伸し作製した有機複屈折膜１３を接着した。そして有機複屈折膜１３を形成した基板上に、矩形回折格子１６を形成し、その上部に格子を埋め込む様にエポキシ系の紫外線硬化樹脂によるオーバーコート層１４を形成し、その上部に光学的に透明な等方性基板（光学的等方性基板）としてＢＫ７基板１５を接着して構成している。また、ここで上下のＢＫ７基板１１，１５の空気との界面には使用する波長に対する反射防止層を設けている。また、ここで回折格子１６の格子形成方向を図１に示すように、基板と垂直な面から角度をつけて形成している。その角度としては、２°の傾きを持たせている。
【００１５】
次に各構成の詳細について説明する。偏光ホログラム素子１０の上下のＢＫ７基板１１，１５は、上面側、下面側ともに、厚さ約１．０ｍｍの基板を使用している。接着層１２には界面での反射を極力避けるために、ＢＫ７基板１１に屈折率を一致させたアクリル系紫外線硬化接着剤を使用している。有機複屈折膜１３の厚みは約１００μｍであり、その屈折率は異常光線方向が、約１．５７９であり、常光線方向が約１．６７０となっている。また、オーバーコート層１４は厚みを約４０μｍとし、その屈折率をほぼ有機複屈折膜１３の異常光線方向の屈折率と合せた材料を使用している。ここではオーバーコート層１４は、上面側のＢＫ７基板１５との接着層も兼ねた構成になっている。また、上下の基板表面に設ける反射防止層としては、ＭｇＦ／ＴｉＯ２／ＳｉＯ２を使用した多層膜によって構成している。
【００１６】
次に、回折格子１６の形状について説明する。回折格子は深さを４．０μｍ、Ｄｕｔｙを約０．５、格子のピッチは２．０μｍとして形成している。ここで、格子の形成方向は基板１１と垂直な面から角度をつけて形成している。その角度としては、２°の傾きを持たせている。
【００１７】
次に、本実施例による偏光ホログラム素子１０の作製工程を簡単に説明する。始めに、ＢＫ７基板１１上に有機複屈折膜１３を、アクリル系紫外線硬化接着剤による接着層１２を用いて接着する。その後、公知のフォトリソ工程を経て、ドライエッチングによって回折格子形状を形成する。この際、図４に示すように、ドライエッチング装置の基板ホルダーをプラズマ照射方向から２°傾けて（即ち、水平面に対して基板を角度θ＝２°傾けて）エッチングを行うことにより、格子１６の形成方向を、基板１１と垂直な面から２°の角度をつけて形成している。その後、形成された回折格子１６上に、オーバーコート層１４としてエポキシ系の紫外線硬化樹脂をボッティングし、その上からＢＫ７基板１５を接着することによって、偏光ホログラム素子１０を作製する。
【００１８】
次に、本実施例による偏光ホログラム素子１０の回折特性について、図３を参照して詳細に説明する。本実施例に示すような矩形の回折格子１６の場合には、レーザー光を垂直入射させた場合には、約４０％の回折効率が得られる。このような素子を光ピックアップなどの偏光分離素子に使用する場合には、受光素子には片側の回折光のみを用いることになるため、もう片側の回折光は使用しない。つまり、片側の回折効率のみを向上させることができれば、受光効率が上がることになる。図３には、回折格子面に対して回折格子のストライプ方向（回折光発生方向）に入射光を傾けた場合の回折効率を示す（実測値）。図３に示すように、レーザー光の入射角度を変化させることによって、±１次光の回折効率に偏りを設けることが可能なことがわかる。第一実施例においては、回折格子の形成方向を２°傾け、実質的にレーザー入射光を２°傾けた構成としているため、回折効率が、＋１次で約５０％とすることができた。これによってレーザー光の利用効率が上がることになる。また、この際には０次回折光の上昇が懸念されるが、図３に示すように、ほぼ増加は見られていない。一方、格子内に上記構成のオーバーコート材料を充填しているため、偏光を９０°回転させたレーザー光においては、約９９％の透過率を示している。
【００１９】
次に、本実施例の偏光ホログラム素子の使用例を示す。図５は本実施例の偏光ホログラム素子を用いた光ピックアップ光学系の一例を示す概略構成図である。図５において、半導体レーザー（例えば波長６６０ｎｍのＬＤ）３１から出射されたレーザー光は、図１に示す構成の偏光ホログラム素子１０を通過し、カップリングレンズ３２を通過して略平行光束となり、位相板（例えばλ／４板）３３を通過し、コリメート対物レンズ３４により集光されて光ディスク（例えばＤＶＤ系光ディスク）３５に照射される。そして、光ディスク３５からの反射光は、コリメート対物レンズ３４を逆方向に通過して略平行光となるが、その反射光は光ディスク３５の読み取り、書き込みの情報を持っている。その反射光の情報を読み取るために、再度、偏光ホログラム素子１０を通過する際には、光路内に配置されている位相板（例えばλ／４板）３３の効果によって偏光方向がおおよそ９０°回転されているので、偏光ホログラム素子１０の回折格子１６により回折を受けることになる。そのため、光路を約５０％の回折効率で分岐することが可能になり、その回折光はフォトダイオード（ＰＤ）３６によって受光され、トラック信号、フォーカス信号、情報信号が検出される。
【００２０】
以上のように、本実施例の偏光ホログラム素子１０においては、回折格子１６の形成方向を基板面から傾けて形成することにより、使用する回折光の回折効率を向上することができる。また、回折格子１６の格子内をオーバーコート材料１４で充填し、その屈折率を有機複屈折膜１３の複屈折材料とマッチングさせることにより、偏光ホログラム素子の偏光分離機能を高機能で達成している。また、光学的異方性膜に延伸された高分子有機膜を使用することにより、より低価格での素子作製が可能である。また、回折格子面の上方に光学的等方性基板１５を接着することにより、波面収差特性の低下を抑えることができ、オーバーコート層１４により接着することにより、樹脂の共通化を図ることができ、コストも低減することができる。また、偏光ホログラム素子１０の表面に使用波長に対する無反射コーティングを施すことにより、透過率、回折効率などの特性が向上する。また、回折格子の形成方法に関しても、より容易な方法で所望の形状が形成できるため、容易に作製可能となる。
【００２１】
［実施例２］
次に、本発明の第二の実施例の偏光ホログラム素子について説明する。図２は本発明の第二の実施例を示す偏光ホログラム素子の概略断面図である。
本実施例による偏光ホログラム素子２０は、例えば波長６６０ｎｍのレーザー光に対する偏光ホログラム素子である。
【００２２】
本実施例による偏光ホログラム素子２０では、光学的に透明な等方性基板（光学的等方性基板）２１としてＢＫ７基板を用い、そのＢＫ７基板２１の上に、アクリル系紫外線硬化接着剤による接着層２２を介して、ポリエステル系有機材料を延伸し作製した有機複屈折膜２３を接着した。そして有機複屈折膜２３を形成した基板上に、矩形回折格子２７を形成し、その上部に格子を埋め込む様にエポキシ系の紫外線硬化樹脂によるオーバーコート層２４を形成し、その上部に光学的に透明な等方性基板（光学的等方性基板）として、位相板（例えばλ／４板）２５をあらかじめ形成したＢＫ７基板２６を接着して構成している。また、ここで上下のＢＫ７基板２１，２６の空気との界面には使用する波長に対する反射防止層を設けている。また、ここで回折格子２６の格子形成方向を図２に示すように、基板と垂直な面から角度をつけて形成している。その角度としては、４°の傾きを持たせている。
【００２３】
次に各構成の詳細について説明する。偏光ホログラム素子２０の上下のＢＫ７基板２１，２６は、上面側、下面側ともに、厚さ約１．０ｍｍの基板を使用している。接着層２２には界面での反射を極力避けるために、ＢＫ７基板２１に屈折率を一致させたアクリル系紫外線硬化接着剤を使用している。有機複屈折膜２３の厚みは約１００μｍであり、その屈折率は異常光線方向が、約１．５７９であり、常光線方向が約１．６７０となっている。また、有機複屈折膜２３を接着する際に、ＢＫ７基板２１面との角度を約４°となるように接着している。さらに、オーバーコート層２４は厚みを約４０μｍとし、その屈折率をほぼ有機複屈折膜２３の異常光線方向の屈折率と合せた材料を使用している。ここではオーバーコート層２４は、表面にあらかじめλ／４板２５を形成したＢＫ７基板２６との接着層も兼ねた構成になっている。ここで、λ／４板２５は、ポリエステル系の位相差膜よりなり、膜厚は約１００μｍで、粘着材を用いてＢＫ７基板２６に接着している。また、上下の基板表面に設ける反射防止層としては、ＭｇＦ／ＴｉＯ２／ＳｉＯ２を使用した多層膜によって構成している。
【００２４】
次に、回折格子の形状について説明する。回折格子は深さを４．０μｍ、Ｄｕｔｙを約０．５、格子のピッチは２．０μｍとして形成している。ここで、格子の形成方向は、基板と垂直な面から角度をつけて形成している。その角度としては、４°の傾きを持たせている。
【００２５】
次に、本実施例による偏光ホログラム素子２０の作製工程を簡単に説明する。始めに、ＢＫ７基板２１上に有機複屈折膜２３を、アクリル系紫外線硬化接着剤による接着層２２を用いて接着する。その後、公知のフォトリソ工程を経て、ドライエッチングによって回折格子形状を形成する。この際、図４に示すように、ドライエッチング装置の基板ホルダーをプラズマ照射方向から４°傾けて（即ち、水平面に対して基板を角度θ＝４°傾けて）エッチングを行うことにより、格子２７の形成方向を、基板２１と垂直な面から４°の角度をつけて形成している。その後、形成された回折格子２７上に、オーバーコート層２４としてエポキシ系の紫外線硬化樹脂をボッティングし、その上から表面にあらかじめλ／４板２５を形成したＢＫ７基板２６を接着することによって、偏光ホログラム素子２０を作製する。
【００２６】
次に、本実施例による偏光ホログラム素子２０の回折特性について、図３を参照して詳細に説明する。本実施例に示すような矩形の回折格子１６の場合には、レーザー光を垂直入射させた場合には、約４０％の回折効率が得られる。このような素子を光ピックアップなどの偏光分離素子に使用する場合には、受光素子には片側の回折光のみを用いることになるため、もう片側の回折光は使用しない。つまり、片側の回折効率のみを向上させることができれば、受光効率が上がることになる。図３には、回折格子面に対して回折格子のストライプ方向（回折光発生方向）に入射光を傾けた場合の回折効率を示す（実測値）。図３に示すように、レーザー光の入射角度を変化させることによって、±１次光の回折効率に偏りを設けることが可能なことがわかる。第二実施例においては、回折格子の形成方向を４°傾け、実質的にレーザー入射光を４°傾けた構成としているため、回折効率が、＋１次で約５６％とすることができた。これによってレーザー光の利用効率が上がることになる。また、この際には０次回折光の上昇が懸念されるが、図３に示すように、ほぼ増加は見られていない。一方、格子内に上記構成のオーバーコート材料を充填しているため、偏光を９０°回転させたレーザー光においては、約９９％の透過率を示している。また、λ／４板２５を一体で形成しているため、直線偏光を入射させると、円偏光で出射される。この機能によって、光ピックアップのような往復光路を持った光学系において、往復の光路を分離することが可能になる。
【００２７】
次に、本実施例の偏光ホログラム素子の使用例を示す。図６は本実施例の偏光ホログラム素子を用いた光ピックアップ光学系の一例を示す概略構成図である。図６において、半導体レーザー（例えば波長６６０ｎｍのＬＤ）４１から出射されたレーザー光は、図２に示す構成の偏光ホログラム素子２０を通過し、カップリングレンズ４２を通過して略平行光束なり、コリメート対物レンズ４３により集光されて光ディスク（例えばＤＶＤ系光ディスク）４４に照射される。そして、光ディスク４４からの反射光は、コリメート対物レンズ４３を逆方向に通過して略平行光となるが、その反射光は光ディスク４４の読み取り、書き込みの情報を持っている。その反射光の情報を読み取るために、再度、偏光ホログラム素子２０を通過する際には、素子内に一体に配置されている位相板（λ／４板）２５の効果によって偏光方向がおおよそ９０°回転されているので、偏光ホログラム素子２０の回折格子２７により回折を受けることになる。そのため、光路を約５６％の回折効率で分岐することが可能になり、その回折光はフォトダイオード（ＰＤ）４５によって受光され、トラック信号、フォーカス信号、情報信号が検出される。
【００２８】
以上のように、本実施例の偏光ホログラム素子２０においては、回折格子２７の形成方向を基板面から傾けて形成することにより、使用する回折光の回折効率を向上することができる。また、回折格子２７の格子内をオーバーコート材料２４で充填し、その屈折率を有機複屈折膜２３の複屈折材料とマッチングさせることにより、偏光ホログラム素子の偏光分離機能を高機能で達成している。また、異方性膜に延伸された高分子有機膜を使用することにより、より低価格での素子作製が可能である。また、回折格子面の上方に光学的等方性基板２６を接着することにより、波面収差特性の低下を抑えることができ、オーバーコート層２４により接着することにより、樹脂の共通化を図ることができ、コストも低減することができる。また、位相板（λ／４板）２５を一体化することにより、直線偏光を円偏光に変換する機能を付加することができる。また、偏光ホログラム素子２０の表面に使用波長に対する無反射コーティングを施すことにより、透過率、回折効率などの特性が向上する。また、回折格子の形成方法に関しても、より容易な方法で所望の形状が形成できるため、容易に作製可能となる。
【００２９】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明では、上記の実施例のような材料や構成に限定されるものではなく、また、各材料の厚みや屈折率等も限定されるものではなく、使用される光学系やシステムによって、最適設計がなされるものである。また、本発明の実施例においては、波長が６６０ｎｍについての素子を例に挙げているが、波長７８０ｎｍ用や、二波長用なども格子深さを変更することで対応可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明では、光学的に透明な等方性基板（光学的等方性基板）と、その光学的等方性基板上に形成された光学的に透明な異方性材料（光学的異方性材料）と、該光学的異方性材料の表面に形成された凹凸状の回折格子と、その格子内に充填される等方性材料と、さらにその表面を覆う光学的に透明な等方性基板（光学的等方性基板）とからなる偏光ホログラム素子において、前記回折格子の形成方向を、基板面と垂直方向から傾けて形成した構成としたので、実際に使用する回折光の効率を向上することができる。また、これに伴い、格子深さを浅くすることでも同様の効率を得ることができるため、素子の加工時間も短縮することができる。
【００３１】
請求項２に係る発明では、請求項１記載の偏光ホログラム素子において、前記光学的異方性材料の常光線方向屈折率もしくは異常光線方向屈折率のいずれかの屈折率と、前記回折格子内に充填される等方性材料の屈折率がほぼ同一である構成としたので、偏光ホログラム素子の偏光特性向上と回折効率の向上を達成することができる。
また、請求項３に係る発明では、請求項１または２記載の偏光ホログラム素子において、前記光学的異方性材料は、有機材料である構成としたので、材料の低コスト化と加工性の向上を達成することができる。
さらに、請求項４に係る発明では、請求項３記載の偏光ホログラム素子において、前記光学的異方性材料は、延伸された高分子有機材料である構成としたので、材料の低コスト化と加工性の向上を達成することができる。
【００３２】
請求項５に係る発明では、請求項１〜４のいずれか一つに記載の偏光ホログラム素子において、前記回折格子を形成した面の上部に光学的に透明な等方性基板（光学的等方性基板）を、接着層を介して形成している構成としたので、回折効率の向上とともに波面収差特性の向上を達成することができる。
また、請求項６に係る発明では、請求項５記載の偏光ホログラム素子において、前記光学的等方性基板を接着している接着剤が、前記回折格子を充填している材料と同一である構成としたので、請求項５の構成において材料を共通化することでの低コスト化を達成することができる。
さらに、請求項７に係る発明では、請求項１〜６のいずれか一つに記載の偏光ホログラム素子において、偏光ホログラム素子と使用波長に対して一定の位相差を持つ位相板を一体で構成している構成としたので、偏光ホログラム素子の多機能化を達成することができる。
さらに請求項８に係る発明では、請求項１〜７のいずれか一つに記載の偏光ホログラム素子において、偏光ホログラム素子外部との境界には、使用波長に対して反射を低減させるコーティングが施してある構成としたので、偏光ホログラム素子の透過率の向上による光学特性の向上を達成することができる。
【００３３】
請求項９に係る発明では、請求項１〜８のいずれか一つに記載の偏光ホログラム素子を作製する際の製造方法であって、光学的等方性基板上に光学的異方性材料を形成し、該光学的異方性材料の表面に凹凸状の回折格子を形成し、その格子内に等方性材料を充填し、その表面をさらに光学的等方性基板で覆ってなり、前記回折格子の形成方向を基板面と垂直方向から傾けて形成した偏光ホログラム素子の製造方法において、前記回折格子部分は、異方性ドライエッチング方法により加工され、かつ、基板をエッチング方向から傾けて配置することで、回折格子の角度を規定し、作製することを特徴としたので、請求項１〜８のいずれか一つに記載の偏光ホログラム素子の容易な加工方法の提供を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例を示す偏光ホログラム素子の概略断面図である。
【図２】本発明の第二の実施例を示す偏光ホログラム素子の概略断面図である。
【図３】本発明の第一、第二の実施例の偏光ホログラム素子における光入射角度と回折効率の関係を示す図である。
【図４】基板上の有機複屈折膜にドライエッチングによって回折格子形状を形成する際の説明図である。
【図５】図１に示す偏光ホログラム素子を用いた光ピックアップ光学系の一例を示す概略構成図である。
【図６】図２に示す偏光ホログラム素子を用いた光ピックアップ光学系の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０，２０：偏光ホログラム素子
１１，１５，２１，２６：ＢＫ７基板（光学的等方性基板）
１２，２２：接着層
１３，２３：有機複屈折膜（光学的異方性材料）
１４，２４：オーバーコート層（等方性材料）
１６，２７：回折格子
２５：位相板（λ／４板）
３１，４１：半導体レーザー（ＬＤ）
３２，４２：カップリングレンズ
３３：位相板（λ／４板）
３４，４３：コリメート対物レンズ
３５，４４：光ディスク
３６，４５：フォトダイオード（ＰＤ）
θ：ドライエッチング時の基板の水平面とのなす角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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