(57)【要約】【課題】光量損失や波面収差の増大をもたらさず、しかも光の透過率を上げることを可能とすること。【解決手段】この複数波長用回折格子１０は、断面形状が周期的な凹凸からなり、この凹凸の繰り返し方向と直角となる奥行き方向に細長く形成された第１の格子領域１１と、同様の構成であって第１の格子領域１１の凹部の溝深さと異なる深さに設定された凹部を有する第２の格子領域１２とを、交互に配置することで縞模様状に構成し、第１の格子領域１１は第１の波長の入射光を透過させると共に、第１の波長と波長が異なる第２の波長の入射光を回折させ、第２の格子領域１２は、第２の波長の入射光を透過させると共に、第１の波長の入射光を回折させるように、両格子領域１１，１２の各凹部の溝深さが設定されている。また、光ピックアップ装置や光ディスク装置は、このような複数波長用回折格子１０を用いている。【選択図】          図１
2004354539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面形状が周期的な凹凸からなり、この凹凸の繰り返し方向と直角となる奥行き方向に細長く形成された第１の格子領域と、断面形状が周期的な凹凸からなり上記第１の格子領域の凹部の溝深さと異なる深さに設定された凹部を有する細長く形成された、上記凹凸の繰り返し方向と直角となる奥行き方向に細長く形成された第２の格子領域とを、上記凹凸がすべて同一面側となるように、かつ光の入射方向に対して直角となる方向に交互に配置することで縞模様状に構成し、
上記第１の格子領域は第１の波長の入射光を透過させると共に、上記第１の波長と波長が異なる第２の波長の入射光を回折させ、上記第２の格子領域は、上記第２の波長の入射光を透過させると共に、上記第１の波長の入射光を回折させるように、上記両格子領域の各凹部の溝深さが設定されていること、
を特徴とする複数波長用回折格子。
【請求項２】
断面形状が周期的な凹凸を有する第１の格子領域からなる第１の格子部と、断面形状が周期的な凹凸からなり上記第１の格子部の凹部の溝深さと異なる深さに設定された凹部を有する第２の格子領域からなる第２の格子部とを光の入射方向に対して直角となる方向に隣接して配置し、
上記第１の格子部は、第１の波長の入射光を透過させると共に、上記第１の波長と波長が異なる第２の波長の入射光を回折させ、上記第２の格子部は、上記第２の波長の入射光を透過させると共に、上記第１の波長の入射光を回折させるように、上記両格子部の各凹部の溝深さを設定したこと、
を特徴とする複数波長用回折格子。
【請求項３】
前記第１の格子部を、前記凹凸の繰り返し方向と直角となる奥行き方向に細長く形成された複数の第１の格子領域が間隔を空けて配置されることで形成し、前記第２の格子部が、前記凹凸の繰り返し方向と直角となる奥行き方向に細長く形成された第２の格子領域が上記第１の格子領域の間に、前記凹凸がすべて同一面側となるように隣接配置されることで、前記第１の格子部と前記第２の格子部が縞模様状に形成されたことを特徴とする請求項２記載の複数波長用回折格子。
【請求項４】
前記第１の格子部が中心部に配置され、前記第２の格子部が前記第１の格子部に回りに配置されていることを特徴とする請求項２記載の複数波長用回折格子。
【請求項５】
前記第１の格子領域と前記第２の格子領域の繰り返し配置される方向の各幅を同一としたことを特徴とする請求項３記載の複数波長用回折格子。
【請求項６】
前記第１の格子領域と前記第２の格子領域の繰り返し配置される方向の各幅を異ならせたことを特徴とする請求項３記載の複数波長用回折格子。
【請求項７】
前記第１の波長および前記第２の波長の少なくとも一方の波長の位相を変化させる位相板を表面に配置したことを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載の複数波長用回折格子。
【請求項８】
前記第１の格子領域の凹部の深さおよび前記第２の格子領域の凹部の深さと異なる深さの凹部を有する第３の格子領域を設け、前記第１の格子領域は、前記第１の波長および前記第２の波長と異なる波長の第３の波長と前記第１の波長の入射光を透過させると共に前記第２の波長の入射光を回折させ、前記第２の格子領域は、前記第２の波長と上記第３の波長の入射光を透過させると共に前記第１の波長の入射光を回折させ、上記第３の格子領域は、前記第１の波長と前記第２の波長を透過させると共に上記第３の波長を回折させるように、前記第１と第２の格子領域の各凹部と上記第３の格子領域の凹部の溝深さが設定されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の複数波長用回折格子。
【請求項９】
波長の異なる少なくとも２つの波長である第１の波長と第２の波長の光をそれぞれ出射する第１の半導体レーザ光源と第２の半導体レーザ光源を同一パッケージ内に設けた光源部と、
上記第１の半導体レーザ光源から出射された上記第１の波長を有する第１の光ビームおよび上記第２の半導体レーザ光源から出射された上記第２の波長を有する第２の光ビームがそれぞれ光記録媒体と対向する位置に配置される対物レンズを通過することで上記光記録媒体上に各光ビームを収束させる集光光学系と、
上記光記録媒体により反射された検出用光ビームを受光し電流を出力する光検出器と、
上記検出用光ビームを上記光検出器に導く光検出光学系と、
を有する光ピックアップ装置において、
上記集光光学系の上記光源部と上記対物レンズとの間に、請求項１記載の複数波長用回折格子を、上記対物レンズ部分における上記各格子領域の長手方向が上記光記録媒体の径方向となるように設置したことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１０】
波長の異なる少なくとも２つの波長である第１の波長と第２の波長の光を出射する光源部と、
上記光源部から出射される上記第１の波長を有する第１の光ビームおよび上記光源部から出射される上記第２の波長を有する第２の光ビームをそれぞれ光記録媒体上に収束させる集光光学系と、
上記光記録媒体により反射されまたは光記録媒体を通過した検出用光ビームを受光し、電流を出力する光検出器と、
を有する光ピックアップ装置において、
上記光源部と上記光検出器との間に請求項１から８のいずれか１項記載の複数波長用回折格子を設置したことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１１】
請求項９または１０記載の光ピックアップ装置と、
この光ピックアップ装置を光記録媒体の径方向に移動させるスライド送り機構と、
上記光ピックアップ装置からの信号を再生信号として出力する再生回路と、
を有する光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の波長に対応できる複数波長用回折格子および光ピックアップ装置ならびに光ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、光記録媒体には、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）や１回だけ記録できるＣＤ−Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ−Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）のように、ディスクの基材厚さが１．２ｍｍで、記録再生に用いられる半導体レーザ光の波長が７８０ｎｍ（ナノメータ）帯のものや、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）や１回だけ記録できるＤＶＤ−Ｒ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ−Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）のように、ディスクの基材厚さが０．６ｍｍで、記録再生に用いられる半導体レーザ光の波長が６５０ｎｍ帯のものなどがある。
【０００３】
このような各種の光記録媒体に対応する光ピックアップ装置としては、各光記録媒体専用のものが開発されている。しかしながら、光ピックアップ装置としては、同一の装置で、たとえば、ＣＤとＤＶＤの様々な異なる種類の光記録媒体を共に再生もしくは記録できるものが望ましい。また、光ディスク装置としても、１台のピックアップ装置を内蔵したものによって、ＣＤやＤＶＤ等の種々の光記録媒体を再生したり記録できることが、コスト低減や省スペース化および高性能化につながることとなり好ましいと言える。
【０００４】
従来、この種の要求を満足する光ピックアップ装置としては、同一筐体内に各光記録媒体に対応した少なくとも２個以上の半導体レーザ光源と各々別個の独立した対物レンズおよび光検出系を配置したものが用いられていた（特許文献１の図６参照）。しかし、このような光ピックアップ装置は、各ディスク専用の通常の光ピックアップ装置に比べて、大形化し、複雑化する。また、高価格化を免れない。
【０００５】
一方、光記録媒体の利用の拡大に伴い、光ピックアップ装置の小型化、簡略化、低価格化が進められている。このため、複数種類の光記録媒体への対応を可能とする光ピックアップ装置においても、光学部品の共有化および部品数の低減化が必要となる。このような問題を解決する一例として、２つの波長の光を発光する半導体レーザとして、たとえば７９０ｎｍ波長帯の半導体レーザと６５０ｎｍ波長帯の半導体レーザとを１チップ内に形成したモノシリックな２波長用半導体レーザや、各波長帯のレーザチップを発光点間が１００〜３００μｍ程度の間隔となるように配置した複数チップからなる２波長用半導体レーザが提案されている。
【０００６】
これらの２波長用半導体レーザを用いれば、部品点数が低減し、小型化および低コスト化が図れる。しかしながら、光ピックアップ装置において、３ビーム法や差動プッシュプル法での３ビーム発生に用いる回折格子を、２波長用半導体レーザと組み合わせて使用すると、ＣＤ再生用の７９０ｎｍ波長帯またはＤＶＤ再生用の６５０ｎｍ波長帯のいずれの光が回折格子に入射しても回折光が形成されるので、光量損失をもたらし、信号光が低下する問題が生じてしまう。また、余分な回折光が、迷光となって光検出器に混入することがあり、情報の記録・再生ができなくなるという問題が生じることにもなる。
【０００７】
このような問題への対応として、特許文献１（特開２００１−１５５３７５号公報）では、２種類の回折格子を設ける技術が開示されている。すなわち、特許文献２には、一方の回折格子が波長λ１の光を回折し、波長λ２の光を透過し、他方の回折格子が波長λ２の光を回折し、波長λ１の光を透過させるという２つの回折格子が光軸方向に分けて設けられた２波長用ホログラムを用いた光ヘッド装置が開示されている。この特許文献１の発明によると、記録または再生が効率良く安定してできると共に小型化、軽量化が達成される。
【０００８】
また、回折格子より不要な回折光が生成される問題を解決する一例として、特許文献２（特開２００１−２８１４３２号公報）では、第１の波長の入射光を透過させ、第２の入射光を回折させるように、凸部と凹部との位相差が第１の波長の透過光が２πであるように構成させ、不要な回折光が生じないようにされている。また、この特許文献２には、透過性基板の一方の表面に波長λ２の入射光に対して回折作用を及ぼす回折格子が設けられ、他方の表面に波長λ１の入射光に対して回折作用を及ぼす他の回折格子が設けられる技術も開示されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１５５３７５号公報（要約、図１、図６）
【特許文献２】特開２００１−２８１４３２号公報（要約、図１、図３）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１記載の発明では、各波長毎に回折格子体が必要となり、光源から出射される光は、複数の回折格子体を通過することとなり、光量損失が大きくなると共に、波面収差が増大する。このため、信号エラーが生じやすくなり、光ディスク装置として性能面で問題が生じがちとなる。この問題を避けるためには、再生回路部分の機能を上げる必要が生じ、製造効率、コストの面で不利となる。また、特許文献１記載の発明では、複数の回折格子体が必要となるため、部品点数が増加し、組立効率が悪化すると共にコストが上昇してしまう。
【００１１】
また、特許文献２の各発明によれば、たとえば３ビーム法による焦点合わせをＣＤ装置及びＤＶＤ装置の両者で採用する場合のように、各波長ごとに回折光成分を必要とする光学系の場合は、特許文献２記載の回折格子体が複数必要となるか、１つの回折格子体の両面に回折格子用の凹部を設ける必要が生ずる。回折格子体を複数設けた場合、各波長において光量損失が生じ、波面収差が増大するという問題が生じる。また、部品点数が増加し、小型化、簡略化、低価格化を妨げる原因にもなる。
【００１２】
一方、回折格子体の両面に凹部を設ける場合、光量損失はそれほど多くはならず、しかも波面収差の増大も多くはならないが、やはり１つの回折格子を有するものに比べれば、光量損失や波面収差が増大する。また、回折格子体の両面に凹部を設ける必要が生じ、その位置合わせを最適に調整する必要が生ずる。さらに、回折格子体の両面全体に凹凸となる格子構造が設けられるため、光の透過率を上げるコーティングがその両面について行えず、光の透過率が減少するという問題も発生する。
【００１３】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、光量損失や波面収差の増大をもたらさず、しかも光の透過率を上げることが可能となる複数波長用回折格子および光ピックアップ装置ならびに光ディスク装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明の複数波長用回折格子は、断面形状が周期的な凹凸からなり、この凹凸の繰り返し方向と直角となる奥行き方向に細長く形成された第１の格子領域と、断面形状が周期的な凹凸からなり第１の格子領域の凹部の溝深さと異なる深さに設定された凹部を有する細長く形成された、凹凸の繰り返し方向と直角となる奥行き方向に細長く形成された第２の格子領域とを、凹凸がすべて同一面側となるように、かつ光の入射方向に対して直角となる方向に交互に配置することで縞模様状に構成し、第１の格子領域は第１の波長の入射光を透過させると共に、第１の波長と波長が異なる第２の波長の入射光を回折させ、第２の格子領域は、第２の波長の入射光を透過させると共に、第１の波長の入射光を回折させるように、両格子領域の各凹部の溝深さが設定されている。
【００１５】
この発明によれば、格子構造となる凹凸が基板の一方の面のみに付されることとなり、その点では従来の１波長用の回折格子とは変わらない。このため、光量損失は増加せず、波面収差も従来の１波長用のものと変わらないものとなる。しかも、格子構造の凹凸を一方の面側のみに設けるようにすると、他方の面に光の透過率を上げるコーティングを施すことが可能となり、光の透過率を上げることが可能になると共に、全体の厚さも従来の１波長用のものと全く変わらなくなり小型化が達成される。しかも、縞模様状に各格子領域が配置されているので、細長く形成された各格子領域の長手方向では開口が制限されることがないので、その方向の光ビームのスポット品質は劣化しないこととなり、品質劣化が生じない方向を有効活用することで、光ディスク装置等に組み込まれた場合に、所定の機能を満足させることができる。
【００１６】
また、他の発明の複数波長用回折格子は、断面形状が周期的な凹凸を有する第１の格子領域からなる第１の格子部と、断面形状が周期的な凹凸からなり第１の格子部の凹部の溝深さと異なる深さに設定された凹部を有する第２の格子領域からなる第２の格子部とを光の入射方向に対して直角となる方向に隣接して配置し、第１の格子部は、第１の波長の入射光を透過させると共に、第１の波長と波長が異なる第２の波長の入射光を回折させ、第２の格子部は、第２の波長の入射光を透過させると共に、第１の波長の入射光を回折させるように、両格子部の各凹部の溝深さを設定している。
【００１７】
この発明によれば、各波長に対して、格子構造となる凹凸が一方の面のみに付されることとなり、各波長それぞれに関しては、従来の１波長用の回折格子とは変わらないものとなる。このため、光量損失は増加せず、波面収差も従来の１波長用のものと変わらないものとすることができる。しかも、格子構造の凹凸を基板の一方の面側のみに設けるようにすると、全体の厚さも従来の１波長用のものと全く変わらなくなり、小型化が達成される。
【００１８】
さらに、他の発明は、上述の発明の複数波長用回折格子に加え、第１の格子部を、凹凸の繰り返し方向と直角となる奥行き方向に細長く形成された複数の第１の格子領域が間隔を空けて配置されることで形成し、第２の格子部が、凹凸の繰り返し方向と直角となる奥行き方向に細長く形成された第２の格子領域が第１の格子領域の間に、凹凸がすべて同一面側となるように隣接配置されることで、第１の格子部と前記第２の格子部が縞模様状に形成されている。この構成を採用すると、縞模様状に各格子部が配置されているので、細長く形成された各格子領域の長手方向では開口が制限されることがないので、その方向の光ビームのスポット品質は劣化しないこととなり、品質劣化が生じない方向を有効活用することで、光ディスク装置等に組み込まれた場合に所定の機能を満足させることができる。
【００１９】
また、他の発明では、上述の発明の複数波長用回折格子に加え、第１の格子部が中心部に配置され、第２の格子部が第１の格子部に回りに配置されている。この構成では第１の格子部を光軸に配置させたい場合に、その調整がきわめて容易となる。
【００２０】
また、他の発明では、上述の発明の複数波長用回折格子に加え、第１の格子領域と第２の格子領域の繰り返し配置される方向の各幅を同一としている。このように繰り返し配置される方向の幅を同一としているので、複数の波長に対しての各回折光量を同じようなものとすることができる。
【００２１】
さらに、他の発明では、上述の発明の複数波長用回折格子に加え、第１の格子領域と第２の格子領域の繰り返し配置される方向の各幅を異ならせている。この構成では、複数の波長に対しての各回折光量を異ならせることができる。
【００２２】
また、第１の波長および第２の波長の少なくとも一方の波長の位相を変化させる位相板を表面に配置するのが好ましい。この構成を採用すると、位相板を回折格子と一体化でき、この回折格子を光ピックアップ装置等に組み込んだ場合、小型化が達成される。
【００２３】
また、他の発明では、上述の各発明の複数波長用回折格子に加え、第１の格子領域の凹部の深さおよび第２の格子領域の凹部の深さと異なる深さの凹部を有する第３の格子領域を設け、第１の格子領域は、第１の波長および第２の波長と異なる波長の第３の波長と第１の波長の入射光を透過させると共に第２の波長の入射光を回折させ、第２の格子領域は、第２の波長と第３の波長の入射光を透過させると共に第１の波長の入射光を回折させ、第３の格子領域は、第１の波長と第２の波長を透過させると共に第３の波長を回折させるように、第１と第２の格子領域の各凹部と第３の格子領域の凹部の溝深さが設定されている。この構成によって、３波長用の回折格子が厚みを増すことなく一部材として形成でき、小型化の面できわめて有利となる。
【００２４】
また、本発明の光ピックアップ装置は、波長の異なる少なくとも２つの波長である第１の波長と第２の波長の光をそれぞれ出射する第１の半導体レーザ光源と第２の半導体レーザ光源を同一パッケージ内に設けた光源部と、第１の半導体レーザ光源から出射された第１の波長を有する第１の光ビームおよび第２の半導体レーザ光源から出射された第２の波長を有する第２の光ビームがそれぞれ光記録媒体と対向する位置に配置される対物レンズを通過することで光記録媒体上に各光ビームを収束させる集光光学系と、光記録媒体により反射された検出用光ビームを受光し電流を出力する光検出器と、検出用光ビームを光検出器に導く光検出光学系と、を有する光ピックアップ装置において、集光光学系の光源部と対物レンズとの間に、請求項１記載の複数波長用回折格子を、対物レンズ部分における各格子領域の長手方向が光記録媒体の径方向となるように設置している。
【００２５】
この発明の光ピックアップ装置は、使用する格子構造の凹凸が基板の一方の面のみに付されることとなり、その点では従来の１波長用の回折格子とは変わらない。このため、光量損失は増加せず、波面収差も従来の１波長用のものと変わらないものとなる。しかも、回折格子の凹部を一方の面側のみに設けるようにしているので、他方の面に光の透過率を上げるコーティングを施すことが可能となり、光の透過率を上げることが可能になると共に、全体の厚さも従来の１波長用のものと全く変わらなくなり小型化が達成される。しかも、集光光学系中にこの回折格子が挿入されるので、３ビーム法等の光ビームを回折させる方式が、光量損失や波面収差を増大させることなく各波長に対して実施でき、たとえばＣＤとＤＶＤに対して３ビーム法を共に採用することが可能となる。
【００２６】
また、他の発明の光ピックアップ装置は、波長の異なる少なくとも２つの波長である第１の波長と第２の波長の光を出射する光源部と、光源部から出射される第１の波長を有する第１の光ビームおよび光源部から出射される第２の波長を有する第２の光ビームをそれぞれ光記録媒体上に収束させる集光光学系と、光記録媒体により反射されまたは光記録媒体を通過した検出用光ビームを受光し、電流を出力する光検出器とを有する光ピックアップ装置において、光源部と光検出器との間に請求項１から８のいずれか１項記載の複数波長用回折格子を設置している。
【００２７】
この発明によれば、各波長に対して、格子構造となる凹凸が一方の面のみに付されることとなり、各波長それぞれに関しては、従来の１波長用の回折格子とは変わらないものとなる。このため、光量損失は増加せず、波面収差も従来の１波長用のものと変わらないものとすることができる。しかも、格子構造となる凹凸を基板の一方の面側のみに設けるようにすると、他方の面に光の透過率を上げるコーティングを施すことが可能となり、光の透過率を上げることが可能になると共に、全体の厚さも従来の１波長用のものと全く変わらなくなり小型化が達成される。しかも、集光光学系中に回折格子が挿入されると、３ビーム法等の光ビームを回折させる方式が光量損失や波面収差が増大することなく各波長に対して実施でき、たとえばＣＤとＤＶＤに対して３ビーム法を共に採用することが可能となる。また、光ビームが光記録媒体で反射した後に、この回折格子を用いて光を回折させ、光検出器に集光する構成を採用することもできる。
【００２８】
また、本発明の光ディスク装置は、請求項９または１０記載の光ピックアップ装置と、この光ピックアップ装置を光記録媒体の径方向に移動させるスライド送り機構と、光ピックアップ装置からの信号を再生信号として出力する再生回路とを有している。
【００２９】
この発明の光ディスク装置は、使用する回折格子が各波長に対して回折格子の凹部が一方の面のみに付されることとなり、その点では、各波長に関しては従来の１波長用の回折格子とは変わらない。このため、光量損失は増加せず、波面収差も従来の１波長用のものと変わらないものとなる。しかも、格子構造となる凹凸を基板の一方の面側のみに設けるようにすると、全体の厚さも従来の１波長用のものと全く変わらなくなり小型化が達成される。このように、光ピックアップ装置部分を小型化可能とできるため、光ディスク装置としても小型化が容易となる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る複数波長用回折格子およびその回折格子を用いた光ピックアップ装置ならびに光ディスク装置について、図を参照しながら説明する。なお、各図において、ｘ，ｙ，ｚの各軸方向が示されているが、これは、各図が他の図とどのような関係になっているかの理解のためであると共に、後述する光ピックアップ装置への配置関係を説明するために使用するものである。
【００３１】
実施形態１．
図１は、本発明の第１の実施形態に係る複数波長用回折格子１０の平面図とその部分拡大図である。図２は、図１の複数波長用回折格子１０の部分断面図で、図１（Ａ）は、複数波長用回折格子１０の第１の格子領域１１のＡ−Ａ線部分断面図で、図１（Ｂ）は、複数波長用回折格子１０の第２の格子領域１２のＢ−Ｂ線部分断面図である。
【００３２】
本発明の第１の実施形態に係る複数波長用回折格子１０は、２波長用とされている。このため、以下では、２波長用のものについては、単に２波長用回折格子と述べることとする。２波長用回折格子１０は、屈折率ｎ１の光が透過する光学的に等方性の透光性基板でできており、図１に示すように、ｘ軸方向の長さが２．０ｍｍでｙ軸方向の幅２００μｍの帯状の第１の格子領域１１と、第１の格子領域１１と同一形状となるように細長く形成された、幅２００μｍの帯状の第２の格子領域１２とが交互に並ぶ縞模様構造となっている。また、２波長用回折格子１０の全体中心位置に、中心に配置される第２の格子領域１２ａの中心がくるようにその位置が決められている。なお、第１の格子領域１１が１つまたは複数集まることで第１の格子部を形成し、第２の格子領域１２が１つまたは複数集まることで第２の格子部を形成している。この図１では、全体として縦横が共に１．０ｍｍの正方形とされている。
【００３３】
図２（Ａ）に示すように、第１の格子領域１１の一方の表面（光の出射側の表面）には、ｙ軸方向の幅がそれぞれ等しくされた凹凸が周期的に形成されており、その格子深さとなる凹部１３の溝深さはｄ１とされている。この溝深さｄ１、屈折率ｎ１、第１の波長となる波長λ１、波長λ１とは異なる波長の第２の波長となる波長λ２の関係は、以下の式を満たすように構成されている。
２π  ×  （ｎ１−１）・ｄ１／λ１  ≠  ｎａ・２π  ……  式１
２π  ×  （ｎ１−１）・ｄ１／λ２  ＝  ｎｂ・２π  ……  式２
ここで、ｎａ，ｎｂは任意の自然数である。また、式１、２で表されるものは、共に、波長λ１，λ２の空気との屈折率差による位相差である。
【００３４】
また、図２（Ｂ）に示すように、第２の格子領域１２の一方の表面（光の出射側の表面）には、ｙ軸方向の幅がそれぞれ等しくされた凹凸が周期的に形成されており、その格子深さとなる凹部１４の溝深さはｄ２とされている。この溝深さｄ２、屈折率ｎ１、波長λ１、波長λ２の関係は、以下の式を満たすように構成されている。
２π  ×  （ｎ１−１）・ｄ２／λ２  ≠  ｎｃ・２π  ……  式３
２π  ×  （ｎ１−１）・ｄ２／λ１  ＝  ｎｄ・２π  ……  式４
ここで、ｎｃ，ｎｄは任意の自然数である。また、式３、４で表されるものは、共に、波長λ１，λ２の空気との屈折率差による位相差である。
【００３５】
スカラ理論によると、式２、式４で表される場合の回折される光の効率は、次の式５、式６を満たす。すなわち、
η（０）  ＝１    ……  式５
η（±１）＝０    ……  式６
となる。ここでη（０）は０次光回折光率で、η（±１）は±１次光回折光率を示す。すなわち、式５、式６は、回折が生じないことを意味する。また、スカラ理論によると、式１、式３で表される場合には、回折が生じ、η（０）は１未満となり、η（±１）は０を上回る値となる。そして、回折される光の効率（０次光や±１次元の効率）は、回折格子のピッチ（凹凸の１対の長さ）と凹部１３，１４の幅との比を調整することにより調整可能とされる。
【００３６】
透光性基板は、この実施の形態では、屈折率ｎ１の石英ガラスを採用しており、パターン形成技術とエッチング技術を利用して、各格子領域１１，１２の凹凸を形成している。なお、このような技術を使用するのではなく、ダイヤモンドのような硬い切削工具を使用したダイシングソーを利用して溝加工を施して凹凸（特に凹となる溝）を形成しても良い。さらには、凹凸を有する厚盤を金型として形成し、この金型を利用してプラスチック射出成形を行うようにしても良い。なお、透光性の平板状の基板に、屈折率ｎ１の凸部を設けることで、回折格子を形成しても良い。
【００３７】
この第１の実施形態に係る２波長用回折格子１０によれば、この２波長用回折格子１０に波長λ１が入射すると、第１の格子領域１１の部分では、式１により空気中の光路差に応じて回折することになり、第２の格子領域１２の部分では、式４により空気中の光路差は２πの倍数であるため、回折することなく透過することになる。一方、２波長用回折格子１０に波長λ２が第１の格子領域１１に入射すると、式２より空気中の光路差は２πの倍数であるため回折することなく透過し、第２の格子領域１２の部分では、式３により空気中の光路差に応じて回折することになる。
【００３８】
このように、２波長用回折格子１０は、波長λ１および波長λ２の入射に対して、それぞれの波長に対応した回折光のみが生じ、迷光は生じず、光量損失のない２波長用の回折格子が実現できる。また、各格子領域１１，１２は、ｘ軸方向に対して帯状（細長）になっているため、各波長の入射回折光の光ビームは、ｘ軸方向に関しては、開口制限を受けることもない。
【００３９】
実施形態２．
図３に、本発明の第２の実施形態に係る２波長用回折格子２０の平面状態を示す。図３に示す２波長用回折格子２０は、実施形態１に係る２波長用回折格子１０と基本的に同じ構成であり、同一部材、同一部分には、実施形態１と同一符号を付すと共に同一語句を使用して説明する。
【００４０】
この２波長用回折格子２０は、先の２波長用回折格子１０と同様に屈折率ｎ１の透光性基板でできており、図３に示すように、ｘ軸方向に２．０ｍｍで、幅２５０μｍの帯状の第１の格子領域１１と、幅１５０μｍの帯状の第２の格子領域１２が交互に並ぶ縞模様構造となっている。また、２波長用回折格子２０の全体中心に、中信に配置される第２の格子領域１２ａの中心が来るように、各領域１１，１２の位置が決められている。第１の格子領域１１と第２の格子領域１２の各格子構造は、実施形態１に係る２波長用回折格子１０と同様であり、式１から式４の関係が成り立っている。
【００４１】
よって、実施形態１の場合と同じく、この実施形態２の２波長用回折格子２０は、波長λ１および波長λ２の入射に対して、それぞれの波長に対応した回折光のみが生じ、迷光は生じず、光量損失のない２波長用の回折格子が実現できる。また、ｘ軸方向に関しては、各波長の入射回折光の光ビームは、開口制限を受けることもない。
【００４２】
さらに、２波長用回折格子２０の第１の格子領域１１と第２の格子領域１２の幅の比率を調整することにより、回折光量を調整することができる。たとえば、第１の格子領域１１によってＤＶＤ用の６５０ｎｍの短波長の入射光を回折させ、第２の格子領域１２によってＣＤ用の７９０ｎｍの長波長の入射光を回折させるようにすると、不要な回折光を減少させることができる。
【００４３】
実施形態３．
図４（Ａ）（Ｂ）に、本発明の第３の実施形態に係る２波長用回折格子３０を示す。この図４（Ａ）（Ｂ）は、共に２波長用回折格子３０の部分断面図である。この２波長用回折格子３０の基本的な構成は、実施形態１、２と同様であり、異なる点は、光の入射側に位相板３１を設けた点である。
【００４４】
この２波長用回折格子３０は、実施形態１の２波長用回折格子１０または実施形態２の２波長用回折格子２０の屈折率ｎ１の透光性基板上に、位相板３１を全面を覆うように貼り付けたものである。図４（Ａ）は、第１の格子領域１１の断面を示すもので、図４（Ｂ）は、第２の格子領域１２の断面を示している。
【００４５】
位相板３１は、ポリカーボネート膜などの有機薄膜からなり、延伸方向に光軸のそろった複屈折性膜を形成したものとしている。これによって、位相差を発生させ、２つの波長λ１、λ２の少なくとも一方の波長の偏光状態を変化させるものとなる。偏光状態の変化としては、直線偏光を円偏光としたり、その逆に変化させたりすることを言う。位相板として良く知られたものには、１／２波長板や１／４波長板等の波長板が存在する。なお、位相板３１を有機薄膜以外の膜としたり、膜ではなく石英等を使用した複屈折性のガラスや樹脂からなる基板としても良い。
【００４６】
位相板３１としては、位相をずらすものであれば良いので、複屈折性を有するものではなく、半波長分の位相遅れを与えるコーティングをランダムに配置したランダム位相板や所望の位相分布を与えるキノフォルム位相板等を採用しても良い。このような位相板を光ピックアップ装置に使用すると、高解像度化をもたらすことができる。
【００４７】
以上のような位相板３１を２波長用回折格子１０，２０に貼り付けたり、蒸着等で膜形成することで、回折格子と位相板を同時に使用する光ピックアップ装置等の部品点数を削減することができ、装置の小型化に寄与するものとなる。なお、位相板３１の回折格子との一体化は、後述する他の実施の形態の回折格子にも適用することができる。
【００４８】
実施形態４．
図５に、本発明の第４の実施形態に係る２波長用回折格子４０を示す。図５は、この２波長用回折格子４０の平面図である。この２波長用回折格子４０は、実施形態１の２波長用回折格子１０と同様に、屈折率ｎ１の光が透過する透光性基板でできており、図５に示すように、中心部に円盤状の第２の格子領域１２と、その周囲にリング状の第１の格子領域１１が配置された構造となっている。
【００４９】
この２波長用回折格子４０は、全体として、縦横共に２．０ｍｍの正方形とされている。そして、２波長用回折格子４０の中心に第２の格子領域１２の中心がくるように両者の位置が決められている。第１の格子領域１１と第２の格子領域１２の格子構造は、実施形態１に係る２波長用回折格子１０と同様であり、式１から式４の関係が成り立っている。なお、第１の格子領域１１は、第１の格子部となり、第２の格子領域１２は第２の格子部となっている。
【００５０】
この構成による２波長用回折格子４０は、実施形態１、２の場合と同じく、波長λ１および波長λ２の入射に対して、そぞれの波長に対応した回折光のみが生じ、迷光は生じず、光量損失のない２波長用の回折格子が実現できる。
【００５１】
また、この２波長用回折格子４０を光ピックアップ装置へ適用した場合、その光ピックアップ装置における対物レンズへの入射開口が第１の波長λ１と第２の波長λ２とで異なり、波長λ１の方がその開口が大きいのであれば、第２の格子領域１２は、その円の大きさを波長λ２の入射開口に合わせる。そして、第２の波長λ２を第２の格子領域１２によって回折するようにし、第１の波長λ１を第１の格子領域１１によって回折するようにすることで、波長λ１の光ビームに関しては、中心部のみが切り抜かれるだけで、波長λ１の光ビームの開口が制限されることはなくなる。また、第２の格子領域１２が大きな円形となっているため、波長λ２に関しても、ｘ軸方向の開口は制限されることはなくなり、回折光の光ビーム形状の損失がより少なく、光量損失のない２波長用の回折格子が実現できる。
【００５２】
実施形態５．
図６に、本発明の第５の実施形態に係る２波長用回折格子５０を示す。図６は、この２波長用回折格子５０の平面図である。この２波長用回折格子５０は、実施形態２に係る２波長用回折格子２０の変形例である。第２の格子領域１２のｙ軸方向の幅が１．０ｍｍとされ、そのｙ軸方向の両側にそれぞれ長さ２．０ｍｍでｙ軸方向の幅が０．５ｍｍとされた第１の格子領域１１が配置されている。第１の格子領域１１と第の格子領域１２の各格子構造は、実施形態１、２に係る２波長用回折格子１０，２０と同様であり、式１から式４の関係が成り立っている。
【００５３】
よって、実施形態１、２の場合と同じく、この構成による２波長用回折格子５０は、波長λ１および波長λ２の入射に対して、そぞれの波長に対応した回折光のみが生じ、迷光は生じず、光量損失のない２波長用の回折格子が実現できる。
【００５４】
また、この２波長用回折格子５０を光ピックアップ装置へ適用した場合、光ピックアップ装置における対物レンズへの入射開口が第１の波長λ１と第２の波長λ２とで異なり、波長λ１の方がその開口が大きいのであれば、２波長用回折格子５０の第２の格子領域１２は、その幅を開口の小さい波長λ２の入射開口に合わせる。そして、第２の波長λが第２の格子領域１２によって回折されるようにし、第１の波長λ１が第１の格子領域１１によって回折されるようにすることで、波長λ１の光ビームに関しては、中心部のみが切り抜かれるだけで、波長λ１の光ビームの開口が制限されることはなくなる。また、波長λ２に関しても、ｘ軸方向の開口は制限されることはなく、回折光が短冊状の繰り返し状態にならないため、回折光のスポットの品質の劣化がなく、光量損失のない２波長用の回折格子が実現できる。
【００５５】
実施形態６．
本発明の第６の実施形態に係る複数波長用回折格子６０を、図７および図８に基づいて説明する。なお、この複数波長用回折格子６０は、３波長用となっているが、基本的構成は２波長用回折格子１０，２０と同一となっており、同一部材、同一部分については、同一の符号、語句を使用して説明する。また、以下では、この複数波長用回折格子６０を３波長用回折格子６０として説明する。
【００５６】
この３波長用回折格子６０は、屈折率ｎ１の光が透過する透光性基板でできており、図７に示すように、ｘ軸方向に細長く形成された帯状の第１の格子領域６１と、第１の格子領域６１と同一形状となる帯状の第２の格子領域６２と、第１の格子領域６１と同一形状となる帯状の第３の格子領域６３とが順に並ぶ縞模様構造となっている。なお、各格子領域６１，６２，６３のｙ軸方向の幅は同一としているが、３つのうち２つのみを同一として他の１つを異なる幅としたり、３つすべてを異なる幅としても良い。
【００５７】
図８（Ａ）は、３波長用回折格子６０の第１の格子領域６１の部分断面図である。第１の格子領域６１の一方の表面には、ｙ軸方向の幅の等しい凹凸が周期的に形成されており、その格子深さとなる溝深さは、ｄ３とされている。そして、凹部６４の溝深さとなる格子深さｄ３、屈折率ｎ１、波長λ１、波長λ２、波長λ３の関係は、以下の式を満たすように構成されている。
２π  ×  （ｎ１−１）・ｄ３／λ１  ≠  ｎｅ・２π  ……  式７
２π  ×  （ｎ１−１）・ｄ３／λ２  ＝  ｎｆ・２π  ……  式８
２π  ×  （ｎ１−１）・ｄ３／λ３  ＝  ｎｇ・２π  ……  式９
ここで、ｎｅ，ｎｆ，ｎｇは任意の自然数である。
【００５８】
図８（Ｂ）に、この３波長用回折格子６０の第２の格子領域６２の部分断面状態を示す。第２の格子領域６２の一方の表面（図８では右方）には、ｙ軸方向の幅がそれぞれ等しい凹凸が周期的に形成されており、その格子深さとなる溝深さ（凹部６５の深さ）はｄ４とされている。この格子深さｄ４、屈折率ｎ１、波長λ１、波長λ２、波長λ３の関係は、以下の式を満たすように構成されている。
２π  ×  （ｎ１−１）・ｄ４／λ１  ＝  ｎｈ・２π  ……  式１０
２π  ×  （ｎ１−１）・ｄ４／λ２  ≠  ｎｉ・２π  ……  式１１
２π  ×  （ｎ１−１）・ｄ４／λ３  ＝  ｎｊ・２π  ……  式１２
ここで、ｎｈ，ｎｉ，ｎｊは任意の自然数である。
【００５９】
図８（Ｃ）に、この３波長用回折格子６０の第３の格子領域６３の部分断面状態を示す。第３の格子領域６３の一方の表面（他の領域６１，６２の凹凸が形成されている面と同一表面）にｙ軸方向の幅がそれぞれ等しい凹凸が周期的に形成されており、その凹部６６の深さである格子深さ（溝深さ）がｄ５とされている。この第３の格子領域６３も、図８（Ｃ）に示すように、格子深さｄ５として、屈折率ｎ１、波長λ１、波長λ２、波長λ３との関係は、以下の式を満たすように構成されている。
２π  ×  （ｎ１−１）・ｄ５／λ１  ＝  ｎｋ・２π  ……  式１３
２π  ×  （ｎ１−１）・ｄ５／λ２  ＝  ｎｌ・２π  ……  式１４
２π  ×  （ｎ１−１）・ｄ５／λ３  ≠  ｎｍ・２π  ……  式１５
ここで、ｎｋ，ｎｌ，ｎｍは任意の自然数である。
【００６０】
この３波長用回折格子６０によれば、この３波長用回折格子６０に第１の波長である波長λ１が入射すると、第１の格子領域６１の部分では、式７により空気中の光路差に応じて回折することになり、第２の格子領域６２および第３の格子領域６３の部分では、式８および式９により空気中の光路差は２πの倍数であるため回折することなく透過することになる。同じく、第２の波長である波長λ２や第３の波長である波長λ３に関しても、同様に各領域によって、図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の矢示で示すような作用が生ずることとなる。
【００６１】
この結果、３波長用回折格子６０は、波長λ１，波長λ２，波長λ３の入射に対して、それぞれの波長に対応した回折光のみが生じ、迷光は生じず、光量損失のない３波長用の回折格子が実現できる。また、各格子領域６１，６２，６３は、ｘ軸方向に対してそれぞれ細長く形成されているため、ｘ軸方向に関しては各波長の入射回折光の光ビームは、開口制限を受けることもない。
【００６２】
実施形態７．
本発明の実施の形態に係る光ピックアップ装置を実施形態７として、図９から図１３を参照しながら説明する。この光ピックアップ装置７０は、２波長用回折格子１０，２０，３０のいずれか１つをその光学系中に配置したものである。なお、２波長用回折格子４０，５０をこの光ピックアップ装置７０に配置したり、３波長用回折格子６０を光ピックアップ装置７０を３波長に変更したものに配置したりすることもできる。
【００６３】
図９は、光ピックアップ装置７０の光学系の要部概略構成図である。光ピックアップ装置７０は、光源部となる２波長半導体レーザ７１と、２波長用回折格子１０と、偏光ビームスプリッタ７２と、コリメートレンズ７３と、１／４波長板７４と、アクチュエータ７５に搭載された対物レンズ７６と、光記録媒体となる光ディスクから反射してきた検出用光ビームを受光し、電流を出力する光検出器７８とを有する。ここで、２波長半導体レーザ７１は、第１の波長の光を出射する第１の半導体レーザ光源と第２の波長の光を出射する第２の半導体レーザ光源とを同一パッケージ内に設けたものとされている。なお、２つの波長の光を発光する半導体レーザとして、たとえば７９０ｎｍ波長帯の半導体レーザと６５０ｎｍ波長帯の半導体レーザとを１チップ内に形成したモノシリックな２波長用半導体レーザや、各波長帯のレーザチップを発光点間が１００〜３００μｍ程度の間隔となるように配置した複数チップからなる２波長用半導体レーザなどを採用しても良い。
【００６４】
この図９において、２波長半導体レーザ７１の第１の波長λ１をＤＶＤ用の６５０ｎｍの波長帯とし、第２の波長λ２をＣＤ用の７９０ｎｍの波長帯とする。波長λ１に対応する光ディスク７７は、基材厚みが０．６ｍｍであり、波長λ２に対応する光ディスク７７は基材厚みが１．２ｍｍである。また、対物レンズ７６は、波長λ１と波長λ２に対応した対物レンズ７６であり、各々波長λ１に対しては開口数であるＮＡ値が０．６５、波長λ２に対してはＮＡ値が０．４５となるように開口が制限される構造をもっている。また、対物レンズ７６は、焦点距離が３ｍｍであり、コリメートレンズ７３はその焦点距離が１８ｍｍである。
【００６５】
２波長用半導体レーザ７１から出射した波長λ１の光は、２波長用回折格子１０を透過する。このとき、２波長用回折格子１０に入射した光の一部が±１次光として回折する。０次と±１次光は、共に、偏光ビームスプリッタ７２を透過したのち、コリメートレンズ７３により平行光になり、１／４波長板７４に入射する。１／４波長板７４により、直線偏光の光は円偏光に変換され、アクチュエータ７５に搭載された対物レンズ７６により、光ディスク７７に各回折の次数別に集光される。
【００６６】
光ディスク７７によって反射された光は、対物レンズ７６を経て、１／４波長板７４により半導体レーザ出射光の偏波面と直交する直線偏光の光に変換され、偏光ビームスプリッタ７２に入射される。偏光ビームスプリッタ７２に入射した光は、往路と偏光面が直交するため、偏光ビームスプリッタ７２により反射され、光検出器７８の受光面に各次数ごとに入射する。
【００６７】
２波長用回折格子１０によって回折された、−１次光は対物レンズ７６の開口に入射する時には、回折によって角度成分を持っているために光軸外に入射し、その像は、図１０に示すようになる。図１０における開口８１は、波長λ１における、対物レンズ７６の開口を示しており、ＮＡ値が０．６５で対物レンズ７６の焦点距離が３ｍｍであることから、開口８１の半径は、
０．６５  ×３  ＝１．９５
より、１．９５ｍｍとなる。また、符号８２で示す領域は、２波長用回折格子１０の第１の格子領域１１によって回折された光ビームの領域を示しており、符号８３で示す領域は、光ビームが存在していない領域を示している。
【００６８】
この光ビームによって生ずるスポットは、図１０において、ｙ軸方向は光ビームが縞模様となるため、スポット品質は劣化するが、ｘ軸方向には開口が制限されていないため、スポット品質はほとんど損なわれない。よって、光ディスク７７のトラックが配置されるトラック方向（光ディスク７７の径方向）がｘ軸方向であれば、ｙ軸方向のスポット品質の劣化の影響を受けることはなく、受光面における回折光のトラッキング信号成分は劣化することはない。
【００６９】
実際に計算した結果を図１１と図１２に示す。ここで計算を簡易にするために、レーザ強度分布は一様としている。図１１のグラフにおいて、実線の曲線は、実施形態７における、光ディスク７７上での−１次回折光のｘ軸方向のスポット強度分布を示している。また、破線の曲線は、比較用に、２波長用回折格子１０の代わりに第１の格子領域１１のみを有する従来の１波長用回折格子を用い、波長λ１を入射した場合の、光ディスク７７の面上での−１次回折光のｘ軸方向のスポット強度分布を示している。図１１に示すとおり、ｘ軸方向においては、まったくスポット品質の劣化は生じていないことがわかる。
【００７０】
図１２のグラフにおいて、実線の曲線は、実施形態７における光ディスク７７上での−１次回折光のｙ軸方向のスポット強度分布を示している。また、破線の曲線は、図１１と同様、比較用に第１の格子領域１１のみを有する１波長用回折格子を用い波長λ１を入射した場合の、光ディスク７７上での−１次回折光のｙ軸方向のスポット強度分布を示している。ｙ軸方向においては、スポットの−１次回折光の強度が通常より大きくなっており、スポットが劣化していることがわかる。しかしながら、上述したように、ｘ軸方向を光ディスク７７のトラックが配置される方向である径方向となるように設置することで、径方向の信号品質には影響を与えることはない。
【００７１】
同様に、２波長用半導体レーザ７１から出射した第２の波長λ２の光は、２波長用回折格子１０を透過する。このとき、２波長用回折格子１０に入射した光の一部が±１次光として回折する。０次と±１次光は共に、偏光ビームスプリッタ７２で反射されたのち、コリメートレンズ７３により平行光となり、１／４波長板７４に入射する。１／４波長板７４により、直線偏光の光は円偏光に変換されたのち、アクチュエータ７５に搭載された対物レンズ７６により光ディスク７７の面上に各回折の次数別に集光される。
【００７２】
光ディスク７７によって反射した光は、対物レンズ７６を経て１／４波長板７４により半導体レーザ反射光の偏波面と直交する直線偏光の光に変換され、偏光ビームスプリッタ７２に入射される。偏光ビームスプリッタ７２に入射した光は、往路と偏波面が直交するため偏光ビームスプリッタ７２を透過し、光検出器７８の受光面に各次数ごとに入射する。２波長用回折格子１０によって回折された−１次光は、対物レンズ７６の開口に入射する時には、回折によって角度成分を持っているために、光軸外に入射し、その像は図１３に示すようになる。
【００７３】
図１３の開口９１は、第２の波長λ２における、対物レンズ７６の開口を示しており、ＮＡ値が０．４５で対物レンズ７６の焦点距離が３ｍｍであることから、開口９１の半径は、
０．４５  ×３  ＝  １．３５
より、１．３５ｍｍとなる。また、符号９２で示す領域は、２波長用回折格子１０の第２の格子領域１２によって回折された光ビームの領域を示しており、符号９３で示す領域は、光ビームが存在していない領域を示している。
【００７４】
この回折された光ビームによって生じるスポットは、図１０と同様に、図１３において、ｙ軸方向は光ビームが縞模様となるため、スポット品質は劣化するが、ｘ軸方向には開口が制限されていないため、スポット品質はほとんど損なわれない。よって、光ディスク７７のトラックが配置される方向となる径方向がｘ軸方向であれば、ｙ軸方向のスポット品質の劣化の影響を受けることはなく、受光面における回折光のトラッキング信号成分は劣化することはない。
【００７５】
上述の−１次回折光と同様な現象は、＋１次回折光にも現れている。一方、回折時の０次回折光としては、従来とほとんど同一の形状、品質のスポットが得られることが実験により判明している。
【００７６】
上述のサブビームシポットの効果、すなわち光ディスク７７の径方向にｘ軸方向を配置することでサブビームスポットの径方向の半値幅が従来のものとほとんど変わらないようにできるという効果は、２波長用回折格子１０の代わりに、２波長用回折格子２０，３０，４０，５０を、同様な配置としたときにも同様に得られる。また、３波長用回折格子６０を配置した場合も各波長に対して同様の効果が得られる。この結果、トラッキング信号として必要になる光ディスク７７の径方向のビームスポットの精度は、従来と同様な精度が維持されることとなる。
【００７７】
また、上述の各実施の形態における複数波長用回折格子１０，２０，３０，４０，５０，６０の場合、光の出射側の面に格子構造となる凹凸を設けているので、両面に格子構造を設ける場合にはできなかったコーティング、すなわち、透過率を上げるＡＲコート、を光の入射側の面に施すことが可能となり、光の透過率を増加させることが可能となり、光ビームの強度を上げることができる。また、両面に格子構造を設けるものに比べ、温度変動も二重の影響を受けず、温度変動も小さいものとなる。さらに、回折格子を金型で成形する場合には、回折格子用の金型としては、１面のみで良くなり、製造効率や製造コストの点で有利となる。
【００７８】
実施形態７に示す光ピックアップ装置７０は、ＣＤとＤＶＤ共用の光ディスク装置に組み込まれて使用される。このとき、光ピックアップ装置７０は、たとえば送りモータ等からなるスライド送り機構からの出力を受けて、光ディスク７７の径方向に往復移動する。また、光ディスク装置中には、フォトダイオードなどからなる光検出器７８で得られた電流に基づいて再生信号を生成し出力する再生回路が配置される。また、記録可能な光ディスク７７を使用できる光ディスク装置の場合には、さらに信号記録回路が配置される。
【００７９】
また、上述の実施形態７では、２波長用回折格子１０の全体中心をＣＤ回折用としている。すなわち、第２の格子領域１２中の中央に配置した第２の格子領域１２ａを２波長用回折格子１０の中心におき、大きい波長となる７９０ｎｍの第２の波長λ２を回折させている。このため、±１次回折光の位置が０次光の位置からより大きく離れる波長である波長λ２に関しての１次回折光を強度的に十分なものとして得ることができる。また、２波長用回折格子２０の場合も、第２の格子領域１２が２波長用回折格子２０の中心に配置されているので、第２の波長として７９０ｎｍを採用し、第１の波長として６５０ｎｍの波長を採用すれば、同様の効果を得ることができると共に、第１の格子領域１１を大きくしているので、不要な回折光を減少させることができる。
【００８０】
以上説明した各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形実施可能である。たとえば第１の格子領域１１と第２の格子領域１２の各ｙ軸方向の幅を短くしても良い。たとえば２波長用回折格子１０で言えば、各幅を１／２とし、１００μｍとしたり、さらに短くして７０μｍとしても良い。また、２波長用回折格子２０の場合で言えば、第１の格子領域１１を２５０μｍではなく、２００μｍとし、第２の格子領域１２を１５０μｍではなく１００μｍとしても良いし、その他の値としても良い。このように、各格子領域１１，１２のｙ軸方向の幅を短くすることで、各格子領域１１，１２のずれに対する影響を少なくすることができる。なお、不要なスポットの回折光の感覚を狭め、格子構造の成形における透過率低下を防ぐ意味では、このｙ軸方向の幅は、３０μｍ以上にするのが良く、好ましくは５０μｍ以上で、さらに好ましいのは、１００μｍ以上となる。
【００８１】
また、上述の実施形態７では、集光光学系の中に複数波長用回折格子を挿入した例を示したが、光ディスク７７で反射してきた光を光検知器７８に受光させる光検出光学系の中に本発明の複数波長用回折格子を挿入しても良い。また、光ピックアップ装置７０の光学系としては、偏光ビームスプリッタ７２の代わりに、ハーフミラーとしたり、１／４波長板を設けないようにしたり等、種々の変形が可能である。また、上述の実施形態７では、集光光学系の光源部と対物レンズ７６との間に、各格子領域１１，１２の長手方向が光ディスク７７の径方向となるように設置しているが、この関係は、集光光学系でその光経路が９０度回転させられたり、鏡面対象となるように１８０度反転させられたりすることもあるため、実際は、対物レンズ７６の開口部分において、各格子領域１１，１２の長手方向が光ディスク７７の径方向となるように、複数波長用回折格子を設置することが好ましい。
【００８２】
また、図１４に示すように、複数波長用回折格子９５の両面に、光軸方向には重ならないように、第１の格子領域１１と第２の格子領域１２とを配置するようにしても良い。この図１４の複数波長用回折格子９５では、一方の面に、第２の格子領域１２がｙ軸方向に間隔をあけて配置され、他方の面に、第１の格子領域１１がｙ軸方向に間隔をあけて配置されている。しかも、両格子領域１１，１２は。光軸方向となるｚ軸方向には重ならないように配置されている。また、各格子の方向は各実施の形態と同一とし、各格子領域１１，１２の長手方向をｙ軸方向となるようにしても良い。この場合は、ｙ軸方向の開口が制限されないものとなる。
【００８３】
また、上述の実施形態では、複数波長用回折格子を光ピックアップ装置に用いる例を示したが、分光器、スペクトルアナライザ、試薬や血液分析などの医療機器、光ファイバー回折格子、Ｘ線機器等にも適用することができる。また、コリメートレンズの機能を併せ持つモノクロメータ用回折格子としたりすることもできる。また、光ディスク装置としては、ＣＤとＤＶＤ共用の光ディスク装置以外に、ＭＯ装置、ＭＤ装置等が適宜採用できる。また、光記録媒体で光が反射する光反射式以外に、光が光記録媒体を通過する光通過式に本発明の複数波長用回折格子や光ピックアップ装置を適用することができる。
【００８４】
【発明の効果】
本発明では、光量損失や波面収差の増大をもたらさず、しかも光の透過率を上げることが可能となる複数波長用回折格子および光ピックアップ装置ならびに光ディスク装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る複数波長用回折格子の平面図とその部分拡大図である。
【図２】図１に示す複数波長用回折格子の部分断面図であり、かつ入射光と回折光との関係を説明するための図で、（Ａ）は第１の格子領域の図１に示すＡ−Ａ線部分断面図で、（Ｂ）は第２の格子領域の図１に示すＢ−Ｂ線部分断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る複数波長用回折格子の平面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る複数波長用回折格子を示す図であり、かつ入射光と回折光との関係を説明するための図で、（Ａ）は第１の格子領域の部分断面図で、（Ｂ）は第２の格子領域の部分断面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る複数波長用回折格子の平面図である。
【図６】本発明の第５の実施形態に係る複数波長用回折格子の平面図である。
【図７】本発明の第６の実施形態に係る複数波長用回折格子の平面図である。
【図８】図７の複数波長用回折格子の部分断面図であり、かつ入射光と回折光との関係を説明するための図で、（Ａ）は第１の格子領域の部分断面図で、（Ｂ）は第２の格子領域の部分断面図で、（Ｃ）は第３の格子領域の部分断面図である。
【図９】本発明の第７の実施形態に係る光ピックアップ装置の要部概略構成図である。
【図１０】図９に示す光ピックアップ装置における対物レンズの開口部分の第１の波長λ１の回折光分布の模式図である。
【図１１】図９に示す光ピックアップ装置における光ディスク面上の−１次回折光のスポットプロファイルのｘ軸方向断面図である。
【図１２】図９に示す光ピックアップ装置における光ディスク面上の−１次回折光のスポットプロファイルのｙ軸方向断面図である。
【図１３】図９に示す光ピックアップ装置における対物レンズの開口部分の第２の波長λ２の回折光分布の模式図である。
【図１４】本発明の実施形態の他の変形例の部分側面図である。
【符号の説明】
１０  ２波長用回折格子（複数波長用回折格子）
１１  第１の格子領域
１２  第２の格子領域
１３，１４  凹部
２０，３０，４０，５０  ２波長用回折格子（複数波長用回折格子）
６０  ３波長用回折格子（複数波長用回折格子）
６１  第１の格子領域
６２  第２の格子領域
６３  第３の格子領域
６４，６５，６６  凹部
７０  光ピックアップ装置
７１  ２波長半導体レーザ（光源部）
７２  偏光ビームスプリッタ
７３  コリメートレンズ
７４  １／４波長板
７５  アクチュエータ
７６  対物レンズ
７７  光ディスク（光記録媒体）
７８  光検知器
【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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【図７】
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【図８】
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【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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