(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上の周期的凹凸部と、前記周期的凹凸部を充填する充填部とを備え、
前記周期的凹凸部を構成する凹凸部材と前記充填部を構成する充填部材のうちいずれか一方は、複素屈折率ｎ＊（λ）＝ｎ（λ）＋ｉ・ｋ（λ）における吸収係数ｋ（λ）が、波長６５０ｎｍ以下で初めて０．０１を超える波長λで定義される光の吸収端が、５８０ｎｍから６２０ｎｍの範囲である赤色有機物顔料を含む材料からなり、６５０ｎｍの光に対する屈折率が７９０ｎｍの光に対する屈折率より高い特性を有しており、他方は透明無機物を含む材料からなり、
前記凹凸部材の屈折率と前記充填部材の屈折率は、６５０ｎｍまたは７９０ｎｍのいずれか一方の波長の光に対しては実質的に等しく、他方の波長の光に対しては異なる波長選択性回折素子。
【請求項２】
前記透明無機物は、ジルコニウム酸化物、チタン酸化物、イットリウム酸化物、亜鉛酸化物およびアルミニウム酸化物よりなる群のうちいずれか１種以上の酸化物である請求項１に記載の波長選択性回折素子。
【請求項３】
前記透明無機物は、微粒子でありその平均粒径が１００ｎｍ以下である請求項１または請求項２に記載の波長選択性回折素子。
【請求項４】
ＤＶＤ系の６５０ｎｍ波長帯およびＣＤ系の７９０ｎｍ波長帯の２つの光を出射する光源と、２つの光を光記録媒体上に集光する対物レンズと、２つの光の前記光記録媒体からの反射光を検出する光検出器とを備える光ヘッド装置であって、
前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に、請求項１〜３いずれか１項に記載の波長選択性回折素子が設置されている光ヘッド装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は波長選択性回折素子および光ヘッド装置に関し、特にＣＤ用およびＤＶＤ用の異なる２つの波長の光が入射して用いられる波長選択性回折素子およびこの波長選択性回折素子を搭載した光ヘッド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ディスクであるＤＶＤとＣＤとの互換型光ヘッド装置（以下、互換型光ヘッド装置という）が注目されている。この互換型光ヘッド装置においては、ＤＶＤ再生用に波長６５０ｎｍの半導体レーザが使用され、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲなどのＣＤ再生用に波長７９０ｎｍの半導体レーザが使用される。また、このヘッド装置において、２波長半導体レーザを用いて、部品点数を低減し、装置の小型化および低コスト化を図ることが望まれている。ここで、波長６５０ｎｍの半導体レーザとは、６５０ｎｍ波長帯の半導体レーザのことであり、個体差などの原因によりばらつく波長まで含む。波長７９０ｎｍについても同様であり、また、以下同じ意味で使用する。
【０００３】
しかし、従来の３ビーム発生用回折素子やホログラム回折素子（以下、ホログラムビームスプリッタともいう）などの回折素子を２波長用半導体レーザと組み合わせて使用する場合、波長６５０ｎｍ（以下λ1ともいう）および波長７９０ｎｍ（以下λ2ともいう）のいずれの入射光に対しても回折光を発生する。
【０００４】
その結果、望まない不要な回折光が迷光となって光検出器に混入し、情報の記録または再生ができない。さらに、一方の光ディスクへの入射光の３ビーム発生用に設けられた回折格子が、他方の光ディスクへの入射光を回折し不要回折光を発生して、光量損失を招き信号光を減少させるなどの問題が発生する。
【０００５】
この問題の解決法として、特定波長に対してのみ、回折作用を発生する回折素子が望まれる。その例として、特開平４−１２９０４０には、一方の入射光に対して光路差をその波長の整数倍にし、かつ他方の入射光に対して光路差をその波長の非整数倍にした波長選択性回折素子が記載されている。しかし、一方の波長の入射光に対して光路差をその波長の整数倍にするため、他方の波長の入射光に対しては回折効率が限定されて、回折効率選択の自由度が少なく、満足できるものではなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の問題を解決し、設計自由度の大きい波長選択性回折素子を提供することにあり、またこの波長選択性回折素子と２波長用半導体レーザを備えた情報の記録および再生を、安定して行える光ヘッド装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、透明基板上の周期的凹凸部と、前記周期的凹凸部を充填する充填部とを備え、前記周期的凹凸部を構成する凹凸部材と前記充填部を構成する充填部材のうちいずれか一方は、複素屈折率ｎ＊（λ）＝ｎ（λ）＋ｉ・ｋ（λ）における吸収係数ｋ（λ）が、波長６５０ｎｍ以下で初めて０．０１を超える波長λで定義される光の吸収端が、５８０ｎｍから６２０ｎｍの範囲である赤色有機物顔料を含む材料からなり、６５０ｎｍの光に対する屈折率が７９０ｎｍの光に対する屈折率より高い特性を有しており、他方は透明無機物を含む材料からなり、前記凹凸部材の屈折率と前記充填部材の屈折率は、６５０ｎｍまたは７９０ｎｍのいずれか一方の波長の光に対しては実質的に等しく、他方の波長の光に対しては異なる波長選択性回折素子を提供する。
【０００８】
また、ＤＶＤ系の６５０ｎｍ波長帯およびＣＤ系の７９０ｎｍ波長帯の２つの光を出射する光源と、２つの光を光記録媒体上に集光する対物レンズと、２つの光の前記光記録媒体からの反射光を検出する光検出器とを備える光ヘッド装置であって、前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に、上記の波長選択性回折素子が設置されている光ヘッド装置を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
「第１の実施態様」
図１に示す本実施態様の波長選択性回折素子１Ａに、波長λ1と波長λ2の（λ1＜λ2）光が入射する（図１（ａ）は波長λ1の光が入射する様子を示し、図１（ｂ）は波長λ2の光が入射する様子を示す）。波長選択性回折素子１Ａは、凹凸部材１２Ａからなる回折格子を表面に形成している透明基板１１Ａと、その間に充填される充填部材１３Ａとを備える回折素子であり、透明基板１４Ａで充填部材１３Ａが保護されている。波長λ1の光に対しては凹凸部材１２Ａと充填部材１３Ａとの屈折率が等しく、波長λ2の光に対しては凹凸部材１２Ａと充填部材１３Ａとの屈折率が異なる。
【００１０】
凹凸部材１２Ａまたは充填部材１３Ａのいずれか一方には、赤色有機物顔料を、他方には透明無機物を含んでいる。ここで含んでいるという意味は、凹凸部材または充填部材が、実際上含有する（含む）場合とそのものが両部材の一方を構成している場合のことである。以下では、赤色有機物顔料が含まれる、または透明無機物が含まれるとして説明する。
【００１１】
赤色有機物顔料は６５０ｎｍより短い波長域において、波長の減少に応じて急激に吸収が増加し、５５０ｎｍ近傍に吸収極大を有する。このとき屈折率は吸収極大近傍で急激に変化する。ＤＶＤ用の波長の屈折率は、この急激な変化に影響されるのに対し、ＣＤ用の波長の屈折率はほとんど影響されないため、ＤＶＤ用の波長とＣＤ用の波長における屈折率差は大きな値となる。
【００１２】
一方、透明無機物は可視域では透明であるため吸収がなく、ＤＶＤ用の波長とＣＤ用の波長との屈折率差は赤色有機顔料の屈折率差よりも小さい。また、透明無機物は含まれる材料、組成などにより、赤色有機顔料のＤＶＤ用の波長またはＣＤ用の波長の屈折率と一致させることができる。
【００１３】
例えば、凹凸部材１２Ａに赤色有機物顔料が含まれている場合には、凹凸部材１２Ａの、波長λ1における屈折率と波長λ2における屈折率の差を、透明無機物が含まれている充填部材１３Ａの屈折率の差よりも大きくできる。したがって、有機物顔料が含まれている凹凸部材１２Ａと透明無機物が含まれている充填部材１３Ａとの材料や含有量を適切に選択すれば、これら材料の波長λ1における屈折率は等しく、かつ波長λ2における屈折率は異ならせることができる。
【００１４】
このため、波長λ1の光が凹凸部材１２Ａを通過するときには、屈折率が等しいため、回折格子の機能は発生せず直進透過する。一方、波長λ2の光が透過するときには、屈折率が異なるため回折格子として機能し、凹凸部材１２Ａ（回折格子）の高さｄ1と格子形状により回折効率を変化させることができ、また回折格子の格子ピッチを変化させることにより回折角度を変化させることができる。
【００１５】
上記において、凹凸部材１２Ａに赤色有機物顔料が含まれているとしたが、充填部材１３Ａに有機物顔料が含まれているとしても、同様である。また、凹凸部材１２Ａと充填部材１３Ａとの屈折率が等しいとは、両材料の屈折率差が０．００５以内の場合をいい、以下においても同様である。
【００１６】
「第２の実施態様」
図２に示す本実施態様の波長選択性回折素子１Ｂは、１１Ｂ、１４Ｂなど１１Ａ、１４Ａとはアルファベットが異なっているが、同じ数字のものは図１と同じ構成要素を示し、透明基板である。波長λ1の光に対しては回折格子である凹凸部材１２Ｂと充填部材１３Ｂの屈折率が異なり（図２（ａ））、波長λ2の光に対しては凹凸部材１２Ｂと充填部材１３Ｂの屈折率が等しい（図２（ｂ））。
【００１７】
本実施態様でも、凹凸部材１２Ｂまたは充填部材１３Ｂのいずれかに赤色有機物顔料が含まれ、他方に透明無機物が含まれている。例えば、凹凸部材１２Ｂに赤色有機物顔料が含まれ、充填部材１３Ｂに透明無機物が含まれ、これら材料や含有量を適切に選択すれば、波長λ1における屈折率は異なり、かつ波長λ2における屈折率は等しくできる。このとき、凹凸部材１２Ｂを波長λ1の光が透過するときには、波長選択性回折素子１Ｂは回折格子として機能し、波長λ2の光が透過するときは回折されずに直進透過する。
また回折光の効率は、凹凸部材１２Ｂ（回折格子）の高さｄ2や格子形状を変えることで変化でき、回折光の角度は格子ピッチの大きさに応じて変化できる。
【００１８】
「第３の実施態様」
図３に示す本実施態様の波長選択性回折素子１Ｃは、第１と第２の実施態様の波長選択性回折素子を組み合わせたものである。波長選択性回折素子１Ｃは、回折格子である凹凸部材１２Ｃを表面に形成している透明基板１１Ｃと、回折格子である凹凸部材１５Ｃを表面に形成している透明基板１６Ｃとを備え、充填部材１３Ｃと１４Ｃとにより透明基板１７Ｃが挟まれている積層構造を有する。ここで、波長λ1の光に対しては凹凸部材１２Ｃと充填部材１３Ｃの屈折率が等しく、波長λ2の光に対しては凹凸部材１２Ｃと充填部材１３Ｃの屈折率が異なる。
【００１９】
また、波長λ1の光に対しては凹凸部材１５Ｃと充填部材１４Ｃの屈折率が異なり、波長λ2の光に対しては凹凸部材１５Ｃと充填部材１４Ｃの屈折率が等しい。したがって、図３（ａ）が示す波長選択性回折素子１Ｃの上側の部分は図２（ａ）、下側の部分は図１（ａ）がそれぞれ示すように、波長λ1の光は凹凸部材１５Ｃ（回折格子）で回折され、凹凸部材１２Ｃを透過し、凹凸部材１５Ｃのみが回折格子として作用する。
【００２０】
一方、図３（ｂ）が示す波長選択性回折素子１Ｃの上側の部分は図２（ｂ）、下側の部分は図１（ｂ）がそれぞれ示すように、波長λ2の光は凹凸部材１５Ｃを透過し、凹凸部材１２Ｃで回折され、凹凸部材１２Ｃのみが回折格子として作用する。したがって、ひとつの複合化された素子で２種の波長に対して、それぞれ独立に回折素子として機能する。
【００２１】
以上説明した本波長選択性回折素子においては、格子高さｄ1、ｄ2または格子形状を変化させることで回折効率を変ることができるので、３ビーム発生用素子またはホログラムビームスプリッタとして、好適な効率が得られる格子高さを選択すればよい。また、波長選択性回折素子の凹凸部を階段状の多段ステップまたはブレーズド回折格子の格子形状にすることにより、特定の次数の回折効率を高めて用いてもよい。回折角度についても、所望の回折角度となるような格子ピッチとすればよく、これらは従来の３ビーム発生用素子やホログラムビームスプリッタに用いられている手法をそのまま、波長選択性回折素子に採用できる。
【００２２】
第３の実施様態で説明したように２つの波長選択性回折素子を組み合わせて用いてもよく、さらに３つ以上を組み合わせて用いてもよい。例えば、ＤＶＤ用およびＣＤ用で３ビーム発生用素子として機能する波長選択性回折素子の組み合わせや、ＤＶＤ用でホログラムビームスプリッタとして機能し、ＣＤ用で３ビーム発生用素子として機能する波長選択性回折素子など目的に応じて、組み合わせればよい。
本波長選択性回折素子は１／２波長板、１／４波長板などの波長板を積層して、用いることもできる。
【００２３】
本波長選択性回折素子に用いられる赤色有機物顔料は、ＤＶＤ用およびＣＤ用いずれの波長においても顕著な吸収がないよう選択しているため、これらの波長で高い透過率が得られる。
赤色有機物顔料としては、ジケトピロロピロール系、アンスラキノン系、キナクリドン系、縮合アゾ系、ペリレン系などに属する顔料を使用できる。これらの有機物顔料は単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。なかでも、ピグメントレッド（Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ）  ２５４に代表されるジケトピロロピロール系やピグメントレッド１７７に代表されるアンスラキノン系は耐久性に優れており、本素子の赤色有機物顔料として好ましく用いられる。
【００２４】
有機物顔料は蒸着法などにより製膜してもよいし、また分散処理された有機物顔料を樹脂バインダ、重合性モノマ、重合開始材、増感剤、溶剤、界面活性剤などに混合し適宜調整した組成物を用いて製膜してもよい。組成物を用いる場合には透明基板上に組成物を塗布した後、溶媒を加熱除去しさらに重合硬化させるとよい。また、必要に応じて重合硬化後、加熱処理してもよい。
【００２５】
赤色有機物顔料が含まれたフォトレジストは、液晶ディスプレイ用のカラーフィルタの作製に用いられており、市販のカラーフィルタ用レジストの一部はそのまま使用できる。また、赤色有機物顔料、樹脂バインダ、重合性モノマ重合開始材、増感剤、溶剤、界面活性剤などの濃度や化合物は必要に応じて調整してもよい。
【００２６】
赤色有機物顔料を用いる格子の凹凸部材または充填部材などについては、いずれの場合も、形成（製膜）後の光の吸収特性が以下のように調整されることが好ましい。吸収端の波長は５８０ｎｍから６２０ｎｍまでの範囲にあることが好ましく、吸収端の波長は複素屈折率ｎ*（λ）＝ｎ（λ）＋ｉ・ｋ（λ）（実数部ｎ（λ）は通常の屈折率、虚数部ｉ・ｋ（λ）のうちｋ（λ）は吸収係数、λは波長）において、波長を減少させていくとき、波長６５０ｎｍ以下で初めてｋ（λ）が０．０１を超える波長λを吸収端と定義する。
【００２７】
ｋ（λ）を０．０１としたのは、ｋ（λ）を０から増加させるときに、０に近くかつ測定誤差より大きくて、明らかに増加傾向が把握できる値であることによる。この吸収端の波長が６２０ｎｍより大きい場合には、吸収損失（透過率の低下）が問題になり、また５８０ｎｍより小さい場合には、波長６５０ｎｍと波長７９０ｎｍ波との間で大きな屈折率差を得ることが困難である。
【００２８】
大きな屈折率差を得るために、波長の減少とともに吸収係数が急激に増加することが必要である。赤色有機物顔料は波長５５０ｎｍ近傍で吸収極大を有するので、この波長で吸収係数が大きな値であるとよい。実施例の例１、例２、例３、に用いた有機物顔料の５５０ｎｍにおける吸収係数ｋ、および６５０ｎｍと７９０ｎｍにおける屈折率の差（△ｎ）を表１に示した。
【００２９】
【表１】
0004691830.tif 000002
【００３０】
ショット（ＳＣＨＯＴＴ）社の光学ガラスカタログにおいて、△ｎの大きい光学ガラスとしてフリントガラスが記載されている。商品名ＳＦ６、ＳＦ５８などのフリントガラスの△ｎは、おのおの０．０１２、０．０１５である。これらの値と比較すると、赤色有機物顔料を用いた表１中でｋ（５５０ｎｍ）が０．０５以下である場合には、吸収の効果により大きな屈折率差△ｎを得ているとは言い難い。したがって、波長５５０ｎｍでの吸収係数ｋについては０．０５より大きいことが好ましい。
【００３１】
回折格子の格子深さが小さい程、格子加工に要する時間が短く、さらに得られる素子の入射角度依存性が低減できるため好ましい。そのためには赤色顔料を含む膜の△ｎが大きい方が好ましい。この△ｎを大きくするには、赤色有機物顔料の含有量を増加すればよい。このとき含有量の増加につれ、屈折率も増加するため、ＤＶＤ用およびＣＤ用いずれの波長の屈折率も１．６以上であると、△ｎを大きくする上で好ましい。
【００３２】
本波長選択性回折素子に用いられる透明無機物は、屈折率１．６以上である化合物が好ましい。このような透明無機物の化合物の中でも、ジルコニウム酸化物、チタン酸化物、イットリウム酸化物、亜鉛酸化物、アルミニウム酸化物は屈折率が高く、さらに化学的に安定であり好ましい。
【００３３】
上記酸化物は蒸着法などにより製膜してもよいし、また微粒子化された透明酸化物を樹脂バインダ、重合性モノマ、重合開始材、増感剤、溶剤、界面活性剤などに混合し適宜調整した組成物を用いて製膜してもよい。組成物を用いる場合には透明基板または格子上に組成物を塗布した後、溶媒を加熱除去しさらに重合硬化させるとよい。また、必要に応じて重合硬化後、加熱処理してもよい。
【００３４】
また微粒子化された透明酸化物はその平均粒径が大きいと散乱光の発生量が大きいため、平均粒径は透過波長に対して十分小さいことが好ましい。ＤＶＤ用の波長が６５０ｎｍであるため、平均粒径はその平均粒径が１００ｎｍより小さいことが好ましく、さらに５０ｎｍ以下であるとさらに好ましい。
微粒子化された透明無機材料を用いる場合は、組成物中の含有量を変えることで凹凸部材また充填部材の屈折率を変えることができ、わずかな屈折率も調整できるため好ましく用いることができる。
以下、波長選択性回折素子が光ヘッド装置に搭載された場合を説明する。
【００３５】
「第４の実施態様」
図４は本発明の光ヘッド装置の一例を示し、波長選択性回折素子として、ＣＤ用の３ビームを発生する波長選択性回折素子１Ａ（図１）を用いた。このように構成された光ヘッド装置において、光源である２波長用半導体レーザ３から出射した波長λ1の光は、波長選択性回折素子１Ａにより回折されることなく直進透過し、さらにビームスプリッタ４を透過し、コリメートレンズ５により平行光となる。
【００３６】
その後、この平行光は、対物レンズ６により光記録媒体である光ディスク７（ＤＶＤ系）の情報記録面上（トラック上）に集光される。そして、光ディスク７で反射された光は、再び対物レンズ６およびコリメートレンズ５を透過し、ビームスプリッタ４により反射されて光検出器８の受光面に集光される。
【００３７】
一方、２波長用半導体レーザ３から出射した波長λ2の光は、波長選択性回折素子１Ａにより出射光の一部（例えば、５％〜４０％）が±１次回折光として回折されるが、±１次回折光を含めこの光はさらにビームスプリッタ４を透過し、コリメートレンズ５により平行光にされる。その後、この平行光は対物レンズ６により光ディスク７（ＣＤ系）の情報記録トラック上に、０次回折光および±１次回折光が３ビームとなって集光される。そして、光ディスク７により反射された光は、再び対物レンズ６およびコリメートレンズ５を透過し、ビームスプリッタ４により反射されて、０次回折光および±１次回折光はそれぞれ光検出器８の受光面に集光される。
【００３８】
上記のように、本発明の波長選択性回折素子１Ａを搭載した光ヘッド装置の場合、波長λ1の光は波長選択性回折素子により回折されることなく直進透過する。したがって、ＤＶＤ系の光ディスクでは、ＤＶＤ系の光検出器（４分割受光面）を用いて、１ビームを使用する位相差法によるトラッキング誤差信号検出、さらに非点収差法による光ディスク面へのフォーカシング誤差信号検出、および記録情報であるピット信号検出が安定して行える。
【００３９】
一方、ＣＤ系の光ディスクでは、ＤＶＤ系と同一の４分割受光面の光検出器８を用いて、非点収差法による光ディスク情報記録面へのフォーカシング誤差信号検出およびピット信号検出が行われる。さらに光検出器における他の２つの受光面で±１次回折光を受光することにより、３ビーム法によるトラッキング誤差信号検出が行われる。
【００４０】
上記の説明では波長選択性回折素子をＣＤ系の波長λ2の光に対する３ビーム法に適用した例について述べたが、情報記録に用いられる差動プッシュプル法に適用してもよい。またＤＶＤ系の波長λ1の光に対して３ビームを発生する波長選択性回折素子１Ｂを適用しても、１ビームを使用する方法に比べ、より正確なトラッキング誤差検出に有効である。一方の光ディスク用の光が他方の光ディスク用の回折格子により回折され、光量損失が発生することがなく有効である。
なお、波長選択性回折素子の格子ピッチは、素子が用いられる光ヘッド装置の光学系および光ディスクのトラッキング誤差信号検出法に応じて適宜定められる。
【００４１】
「第５の実施態様」
図５は本発明の光ヘッド装置の他の例を示し、波長選択性回折素子１Ｃを、波長選択性のホログラムビームスプリッタとして用いた光ヘッド装置である。このように構成された光ヘッド装置において、波長λ1および波長λ2の光を出射する２波長用半導体レーザ３から出射した波長λ1の光は、ホログラムビームスプリッタで入射光の約７０％が透過した後、コリメートレンズ５により平行光にされる。その後、この平行光は対物レンズ６により光ディスク７（ＤＶＤ系）の情報記録面上に集光される。そして、光ディスク７で反射された光は、再び対物レンズ６およびコリメートレンズ５を透過し、ホログラムビームスプリッタにより回折された約１０％の光が、光検出器８の受光面に集光される。
【００４２】
一方、２波長用半導体レーザ３から出射した波長λ2の光も、ホログラムビームスプリッタで出射光の約７０％が透過した後、コリメートレンズ５により平行光にされる。その後、この平行光は対物レンズ６により光ディスク７（ＣＤ系）の情報記録面上に集光される。そして、光ディスク７により反射された光は、再び対物レンズ６およびコリメートレンズ５を透過し、ホログラムビームスプリッタにより回折された約１０％の光が、波長λ1の光の検出に用いたのと同一の光検出器８の受光面に集光される。
【００４３】
このように、本発明の波長選択性回折素子１Ｃを搭載した光ヘッド装置の場合、同一の光検出器を用いて、使用波長の異なる光ディスクへの情報の記録および再生を行うことができ、光ヘッド装置の小型化・高特性化を図れる。なお、波長選択性回折素子の格子ピッチはそれが用いられる光ヘッド装置の光学系に応じて適宜定められる。また、ＤＶＤ系の光ディスクについては、波長選択性の偏光ホログラムビームスプリッタなどを対物レンズと一体駆動する構成にしてもよい。
【００４４】
また、図４に示した光ヘッド装置の例では、ビームスプリッタ４が用いられ、２波長用半導体レーザ３（光源ユニット）と光検出器８とが分離された構成とした。しかし、ビームスプリッタ４の代わりに波長選択性のホログラムビームスプリッタ１Ｃを用いて、光ディスクで反射された光を２波長用半導体レーザ（光源ユニット）内の半導体レーザ近傍に配置された、光検出器に集光するように回折させてもよい。この場合、半導体レーザと光検出器とが同一の光源ユニット内に配置されるため光ヘッド装置を小型化できる。
【００４５】
【実施例】
「例１」
赤色有機物顔料としてピグメントレッド１７７を１４．８％（質量基準とする、以下同じ）含む顔料含有液である御国色素社製ＣＦレッドＡＧＲ−０１を７３％、ペンタエリスリトールテトラアクリレート（日本化薬社製ＫＡＹＡＲＡＤ−ＤＰＨＡ）を２２％、プロピレングリコール−１−モノメチルエーテル−２−アセテートを５％混合し混合物を作製し、さらに光重合開始材として、イルガキュア９０７（チバスペシャリティケミカルズ社製）を上記混合物に対して０．７％となるよう混合し組成物Ａを作製した。
【００４６】
この組成物Ａを凹凸部材としてスピンコート法により透明基板としてのガラス基板上に均一にコーティングし、１００℃で２分間保持した。次に組成物Ａ全面に紫外線を照射後、２００℃で６０分間保持し、厚さ３．８μｍ膜を作製した。このようにして作製した膜の上に、膜厚６０ｎｍのＳｉＯ2膜をスパッタ法により形成し、ＳｉＯ2膜の上にフォトレジストをスピンコート法により塗布した。次にフォトマスクをガラス基板のＳｉＯ2膜側に配置して紫外線露光し、その後ドライエッチングを行った。このようにして、図１に示すような凹凸部材１２Ａを回折格子として、格子ピッチ２０μｍ、格子深さ３．８μｍに作製した。
【００４７】
凹凸部材１２Ａの吸収端における波長は６００ｎｍであり、５５０ｎｍでの吸収係数ｋは０．１０であった。屈折率は波長６５０ｎｍにおいて１．６３６、波長７９０ｎｍにおいて１．６０１であり、上記２波長での屈折率の差は０．０３５であった。
【００４８】
次に平均粒子径が約３０ｎｍの酸化亜鉛粒子が含まれるＪＳＲ社製ＫＺ７９８７重合組成物を９６％、ペンタエリスリトールテトラアクリレート（日本化薬社製ＫＡＹＡＲＡＤ−ＤＰＨＡ）を４％混合した混合物を作製し、さらに光重合開始材として、イルガキュア９０７（チバスペシャリティケミカルズ社製）を上記混合物に対して０．０８％となるよう混合し充填部材として組成物Ｂを作製した。
【００４９】
この組成物Ｂを前述の回折格子上に凹凸部が充填されるように塗布し、６０℃で２分保持した後、充填面に透明基板であるガラス基板を積層した。その後、紫外線を照射し、充填部材を硬化した。
硬化後の充填部材の屈折率は波長６５０ｎｍにおいて１．６３７、波長７９０ｎｍにおいて１．６３０であり、上記２波長での屈折率の差は０．００７であった。また、硬化後の充填部材の膜厚は８μｍであり、凹凸部材は充填部材により充填された。
【００５０】
このようにして作製した素子に波長７９０ｎｍの半導体レーザ光を入射したところ、０次回折光の透過率が７６％であり、＋１次回折光および−１次回折光の回折効率がともに７％であった。また、波長６５０ｎｍの半導体レーザ光を入射したところ、０次回折光の透過率が９０％であり、＋１次回折光、−１次回折光、および高次回折光の回折効率はいずれも０．５％以下であり、本素子は上記２波長で波長選択性のある回折機能を示した。
【００５１】
「例２」
赤色有機物顔料としてピグメントレッド１７７を１４．８％含む顔料含有液である御国色素社製ＣＦレッドＡＧＲ−０１を９０％、ペンタエリスリトールテトラアクリレート（日本化薬社製ＫＡＹＡＲＡＤ−ＤＰＨＡ）を８％、プロピレングリコール−１−モノメチルエーテル−２−アセテートを２％混合し混合物を作製し、さらに光重合開始材として、イルガキュア９０７（チバスペシャリティケミカルズ社製）を上記混合物に対して０．２％となるよう混合し組成物Ｃを作製した。
【００５２】
この組成物Ｃを凹凸部材としてスピンコート法によりガラス基板上に均一にコーティングし、１００℃で２分間保持した。次に組成物Ｃ全面に紫外線を照射後、２００℃で６０分間保持し、厚さ２．６μｍ膜を作製した。このようにして作製した膜の上に、膜厚６０ｎｍのＳｉＯ2膜をスパッタ法により形成し、 ＳｉＯ2膜の上にフォトレジストをスピンコート法により塗布した。次にフォトマスクをガラス基板のＳｉＯ2膜側に配置して紫外線露光し、その後ドライエッチングを行った。このようにして、図２に示すような凹凸部材１２Ｂを回折格子として、格子ピッチ４μｍ、格子深さ２．６μｍに作製した。
【００５３】
凹凸部材の吸収端における波長は６００ｎｍであり、５５０ｎｍでの吸収係数ｋは０．１５であった。屈折率は波長６５０ｎｍにおいて１．７４０、波長７９０ｎｍにおいて１．６８９であり、上記２波長での屈折率の差は０．０５１であった。
【００５４】
次に例１のＪＳＲ社製ＫＺ７９８７重合組成物を充填部材として用い、前述の回折格子上に凹凸部が充填されるように塗布し、６０℃で２分保持した後、充填面にガラス基板を積層した。その後、紫外線を照射し、充填部材を硬化した。
【００５５】
硬化後の充填部材の屈折率は波長６５０ｎｍにおいて１．６９５、波長７９０ｎｍにおいて１．６８７であり、上記２波長での屈折率の差は０．００８であった。また、効果後の充填部材の膜厚は５μｍであり、格子部材は充填部材により充填されていた。
【００５６】
このようにして作製した素子に波長７９０ｎｍの半導体レーザ光を入射したところ、０次回折光の透過率が９２％であり、＋１次回折光、−１次回折光、および高次回折光の回折効率はいずれも０．５％以下であった。また、波長６５０ｎｍの半導体レーザ光を入射したところ、０次回折光の透過率が６７％であり、＋１次回折光および−１次回折光の回折効率はいずれも１０％であり、本素子は上記２波長で波長選択性のある回折機能を示した。
【００５７】
「例３（比較例）」
赤色有機物顔料としてピグメントレッド２０９を１４．７％含む顔料含有液である御国色素社製ＣＦレッドＡＧＲ−０２を７３％、ペンタエリスリトールテトラアクリレート（日本化薬社製ＫＡＹＡＲＡＤ−ＤＰＨＡ）を２２％、プロピレングリコール−１−モノメチルエーテル−２−アセテートを５％混合し混合物を作製し、さらに光重合開始材として、イルガキュア９０７（チバスペシャリティケミカルズ社製）を上記混合物に対して０．７％となるよう混合し組成物を作製した。
【００５８】
この組成物を凹凸部材としてスピンコート法によりガラス基板上に均一にコーティングし、１００℃で３分間保持した。次に組成物全面に紫外線を照射後、２００℃で６０分間保持し、厚さ６．０μｍの膜を作製した。この凹凸部材の吸収端における波長は５７０ｎｍであり、波長５５０ｎｍでの吸収係数ｋは０．０５であった。屈折率は波長６５０ｎｍにおいて１．６０５、波長７９０ｎｍにおいて１．５９０であり、上記２波長での屈折率の差は０．０１５であった。
【００５９】
「例４」
本例の２波長用の光ヘッド装置は、例１で作製した回折素子が、図４に示す波長選択性回折素子１Ａのように、２波長用半導体レーザ３とビームスプリッタ４との間に配置された構成となっている。本発明の波長選択性回折素子が使用されているため、波長６５０ｎｍの光を回折させることなく、また波長７９０ｎｍの光に対してトラッキングエラー検出用の３ビームを発生させることができ、少ない部品点数でＳ／Ｎのよい安定した情報の記録および再生を行うことができた。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の波長選択性回折素子を用いれば、特定の波長に対して３ビームを発生する回折格子やホログラムビームスプリッタとして機能する光学素子が実現する。このような波長選択性回折素子を光ヘッド装置に搭載することにより、ＣＤ用とＤＶＤ用の光に対して独立に回折効率や回折角度を設定できるため、おのおのの光学系で最適に光ディスクの情報を検出できる。
【００６１】
さらに、本発明の波長選択性回折素子を用いた光ヘッド装置では、２波長用半導体レーザの搭載による半導体レーザ数の削減に加えて、さらに装置の部品点数の削減および小型化が実現できるとともに、ＣＤ系光ディスクおよびＤＶＤ系光ディスクの情報の記録および再生において、光利用効率の高い安定した記録および再生を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の波長選択性回折素子の一つの例を示す図で、（ａ）波長λ1の光が入射したときの様子を示す側面図、（ｂ）波長λ2の光が入射したときの様子を示す側面図。
【図２】本発明の波長選択性回折素子の他の例を示す図で、（ａ）波長λ1の光が入射したときの様子を示す側面図、（ｂ）波長λ2の光が入射したときの様子を示す側面図。
【図３】図１と図２の波長選択性回折素子を積層した波長選択性回折素子の一つの例を示す図で、（ａ）波長λ1の光が入射したときの様子を示す側面図、（ｂ）波長λ2の光が入射したときの様子を示す側面図。
【図４】本発明の光ヘッド装置の一つの構成例を示す側面図。
【図５】本発明の光ヘッド装置の他の構成例を示す側面図。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、：波長選択性回折素子
３：２波長用半導体レーザ
４：ビームスプリッタ
５：コリメートレンズ
６：対物レンズ
７：光ディスク
８、８Ａ、８Ｂ：光検出器
１１Ａ、１４Ａ、１１Ｂ、１４Ｂ、１１Ｃ、１６Ｃ、１７Ｃ：透明基板
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１５Ｃ：凹凸部材
１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１４Ｃ：充填部材
【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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