(57)【要約】【課題】使用される波長がばらついても安定した分光比を有する回折格子、光ピックアップ装置及び光ディスク装置を提供することを目的とする。【解決手段】所定の波長域における波長λの光に対して第１屈折率を持つ第１部材４と、波長λの光に対して第２屈折率を持ち第１部材４と縞状に交互に配列される第２部材６と、を備え、波長λの光に対する第１屈折率と波長λの光に対する第２屈折率との屈折率差をΔｎとし、所定の波長域においてΔｎ（λ）／λの値はほぼ一定である回折格子２とした。【選択図】図１
2007141429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の波長域における波長λの光に対して第１屈折率を持つ第１部材と、
前記波長λの光に対して第２屈折率を持ち前記第１部材と縞状に交互に配列される第２部材と、を備え、
前記波長λの光に対する第１屈折率と前記波長λの光に対する第２屈折率との屈折率差をΔｎ（λ）とし、前記所定の波長域においてΔｎ（λ）／λの値はほぼ一定であることを特徴とする回折格子。
【請求項２】
前記所定の波長域における最長波長に対する前記Δｎ（λ）／λの値と前記所定の波長域における最短波長に対する前記Δｎ（λ）／λの値との比が０．９０以上１．１１以下であることを特徴とする請求項１記載の回折格子。
【請求項３】
前記第１部材は、前記所定の波長域における最長波長λ０＋Δλ０に対する第１屈折率ｎ１（λ０＋Δλ０）及び前記所定の波長域における最短波長λ０−Δλ０に対する第１屈折率ｎ１（λ０−Δλ０）を持ち、前記第２部材は、前記所定の波長域における最長波長λ０＋Δλ０に対する第２屈折率ｎ２（λ０＋Δλ０）及び前記所定の波長域における最短波長λ０−Δλ０に対する第２屈折率ｎ２（λ０−Δλ０）を持ち、｜ｎ１（λ０＋Δλ０）−ｎ２（λ０＋Δλ０）｜／（λ０＋Δλ０）＝Ｋ×｜ｎ１（λ０−Δλ０）−ｎ２（λ０−Δλ０）｜／（λ０−Δλ０）、但し、０．９０≦Ｋ≦１．１１なる関係を有することを特徴とする請求項１記載の回折格子。
【請求項４】
前記所定の波長域における前記Δｎ（λ）／λの最小値と前記Δｎ（λ）／λの最大値との比が０．９０以上であることを特徴とする請求項１記載の回折格子。
【請求項５】
前記第１部材は、前記所定の波長域における波長λの光に対する第１屈折率ｎ１（λ）を持ち、前記第２部材は、前記所定の波長域における波長λの光に対する第２屈折率ｎ２（λ）を持ち、｜ｎ１（λ）−ｎ２（λ）｜／λの最小値と最大値との比が０．９０以上であることを特徴とする請求項１記載の回折格子。
【請求項６】
前記所定の波長域以外の第２の波長域における波長λに対して前記Δｎ（λ）がほぼ０であることを特徴とする請求項１記載の回折格子。
【請求項７】
前記所定の波長域では入射した光を回折して透過させ、また、前記第２の波長域では入射した光を非回折で透過させることを特徴とする請求項６記載の回折格子。
【請求項８】
前記第１部材または前記第２部材の少なくとも一方は、前記所定の波長域以外の所定の域外波長域に光吸収を持つことを特徴とする請求項１記載の回折格子。
【請求項９】
前記所定の波長域では入射した光を回折して透過させ、また、前記所定の域外波長域では入射した光を非透過で遮断させることを特徴とする請求項８記載の回折格子。
【請求項１０】
前記所定の域外波長域に光吸収を持つ前記第１部材または前記第２部材は、前記所定の域外波長域に光吸収を持つ有機物を含有することを特徴とする請求項８記載の回折格子。
【請求項１１】
前記第１部材または前記第２部材の少なくとも一方は、前記所定の波長域及び前記第２の波長域の短波長側の所定の域外波長域または前記所定の波長域及び前記第２波長域の長波長側の所定の域外波長域のいずれか一方に光吸収を持つことを特徴とする請求項６記載の回折格子。
【請求項１２】
前記所定の波長域では入射した光を回折して透過させ、前記第２の波長域では入射した光を非回折で透過させ、また、前記所定の域外波長域では入射した光を非透過で遮断させることを特徴とする請求項１１記載の回折格子。
【請求項１３】
前記所定の域外波長域に光吸収を持つ前記第１部材または前記第２部材は、前記所定の域外波長域に光吸収を持つ有機物を含有することを特徴とする請求項１１記載の回折格子。
【請求項１４】
前記第１部材と前記第２部材とは一体であり、略等量の前記有機物を含有し、前記第１部材または前記第２部材のいずれか一方が含有する前記有機物は前記光吸収を少なくとも一部失ったことを特徴とする請求項１０または１３のいずれか１項記載の回折格子。
【請求項１５】
前記第１部材と前記第２部材とが縞状に交互に配列されるピッチは３μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の回折格子。
【請求項１６】
前記回折格子の深さは１μｍ以上１１μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の回折格子。
【請求項１７】
前記第１部材の屈折率の温度変化と前記第２部材の屈折率の温度変化は前記回折格子の使用温度範囲内でほぼ等しいことを特徴とする請求項１記載の回折格子。
【請求項１８】
前記第１部材及び前記第２部材はガラス転移温度が前記回折格子の使用温度範囲内には少なくとも存在しないことを特徴とする請求項１記載の回折格子。
【請求項１９】
前記第１部材及び前記第２部材はガラス転移温度が前記回折格子の最高使用温度よりも高いことを特徴とする請求項１８記載の回折格子。
【請求項２０】
前記有機物を含有させる前記第１部材のベース材料または前記有機物を非含有の前記第１部材の屈折率の温度変化と前記有機物を含有させる前記第２部材のベース材料または前記有機物を非含有の前記第２部材の屈折率の温度変化は前記回折格子の使用温度範囲内でほぼ等しいことを特徴とする請求項１０または請求項１３記載のいずれか１項記載の回折格子。
【請求項２１】
前記有機物を含有させる前記第１部材のベース材料または前記有機物を非含有の前記第１部材並びに前記有機物を含有させる前記第２部材のベース材料または前記有機物を非含有の前記第２部材は、ガラス転移温度が前記回折格子の使用温度範囲内には少なくとも存在しないことを特徴とする請求項２０記載の回折格子。
【請求項２２】
前記有機物を含有させる前記第１部材のベース材料または前記有機物を非含有の前記第１部材並びに前記有機物を含有させる前記第２部材のベース材料または前記有機物を非含有の前記第２部材は、ガラス転移温度が前記回折格子の最高使用温度よりも高いことを特徴とする請求項２１記載の回折格子。
【請求項２３】
前記所定の波長域のレーザ光を出射するレーザ光源と、請求項１記載の回折格子と、を備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２４】
前記所定の波長域のレーザ光は、ＣＤに対する情報の記録またはＣＤの情報の再生の少なくとも一方を行うレーザ光であることを特徴とする請求項２３記載の光ピックアップ装置。
【請求項２５】
前記所定の波長域のレーザ光及び前記第２の波長域のレーザ光を出射するレーザ光源と、請求項６記載の回折格子と、を備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２６】
前記所定の波長域のレーザ光は、ＣＤに対する情報の記録またはＣＤの情報の再生の少なくとも一方を行うレーザ光であり、前記第２の波長域のレーザ光はＤＶＤに対する情報の記録またはＤＶＤの情報の再生の少なくとも一方を行うレーザ光であることを特徴とする請求項２５記載の光ピックアップ装置。
【請求項２７】
請求項２３または請求項２５のいずれか１項記載の光ピックアップ装置を備えたことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項２８】
波長λ０＋Δλ０の光に対して屈折率ｎ１（λ０＋Δλ０）、波長λ０−Δλ０の光に対して屈折率ｎ１（λ０−Δλ０）である第１部材と、
波長λ０＋Δλ０の光に対して屈折率ｎ２（λ０＋Δλ０）、波長λ０−Δλ０の光に対して屈折率ｎ２（λ０−Δλ０）である第２部材と、を備え、
｜ｎ１（λ０＋Δλ０）−ｎ２（λ０＋Δλ０）｜／（λ０＋Δλ０）＝Ｋ×｜ｎ１（λ０−Δλ０）−ｎ２（λ０−Δλ０）｜／（λ０−Δλ０）、但し、０．９０≦Ｋ≦１．１１なる関係式で表されることを特徴とする回折格子。
【請求項２９】
波長λ０−Δλ０から波長λ０＋Δλ０までの所定の波長λにおいて、
波長λの光に対して屈折率ｎ１（λ）である第１部材と、
波長λの光に対して屈折率ｎ２（λ）である第２部材と、を備え、
｜ｎ１（λ）−ｎ２（λ）｜／λの最小値と最大値の比が０．９０以上であることを特徴とする回折格子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパーソナルコンピュータ、ノートブック型コンピュータ等の電子機器に搭載される回折格子、光ピックアップ装置及び光ディスク装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回折格子は屈折率が異なる２つの部材が縞状に交互に平行に配列されることにより光の回折現象を引き起こし、光を分離する用途に用いられてきた。図１４（ａ）は回折させる波長λ０の光を透過させた場合の従来の回折素子の働きを示す図であり、図１４（ｂ）は回折させない波長λ１の光を透過させた場合の従来の回折素子の働きを示す図である。
【０００３】
回折素子１０７は透明基板１０１と透明保護板１０４との間に回折格子１０６を挟み込んだ構成である。回折格子１０６は縞状に交互に並ぶ第１部材１０２と第２部材１０３とを備える。回折格子１０６は、波長λ０を中心波長とする所定の波長域で回折格子として働き、波長λ１を中心波長とする第２の波長域で回折格子としては働かず、単に透過させるだけの働きをする。回折格子１０７はいわゆる波長選択回折格子である。
【０００４】
透明基板１０１は光学ガラス、光学プラスチック等の基板である。通常表面、裏面とも平坦になるように磨かれる。第１部材１０２は有機物１０５を含有する樹脂であり、所定の波長域及び第２の波長域以外の所定の域外波長域に光吸収を持つ。第１部材１０２のベース材料にはレジスト材料等がある。有機物１０５は所定の域外波長域に光吸収を持つ。このうち、可視光領域に光吸収を持ち、分子レベルで第１部材１０２のベース材料に溶解しているものを染料、可視光領域に光吸収を持ち、粒子状態で第１部材１０２内に分散するものを顔料という。第２部材１０３は有機物１０５を含有しない樹脂であり、第１部材１０２の凹凸を充填するものである。第２部材１０３にはフォトポリマ等がある。透明保護板１０４は光学ガラスや光学プラスチック等の基板であり、第２部材１０３及び第１部材１０２を保護する。また、第２部材１０３と第１部材１０２を合わせた部材の厚さを一定にする役割も担う。ここで回折格子１０６は所定の域外波長域に光吸収を持つ有機物１０５を含有する樹脂である第１部材１０２と第１部材１０２の凹凸を充填する第２部材１０３とを備えた構成である。回折格子１０６は透明基板１０１側も透明保護板１０４側も表面が平坦であり、その厚さである第２部材１０３と第１部材１０２を合わせた厚さは一定である。
【０００５】
従来例では、所定の波長域は第２の波長域よりも長波長側とし、有機物１０５が持つ光吸収の所定の域外波長域が、第２の波長域よりわずかに短波長側であるとした。その場合、第１部材１０２の波長λ１、波長λ０における屈折率ｎ１（λ１）、ｎ１（λ０）が、有機物１０５を含有しない場合に対して変化する。その変化量は光吸収を持つ所定の域外波長域に近い波長λ１の方が波長λ０よりも大きい。第１部材１０２のベース材料、有機物１０５、第２部材１０３の材料をうまく選定することにより、第１部材１０２の屈折率ｎ１（λ１）と第２部材１０３の屈折率ｎ２（λ１）をほぼ同じにし、第１部材１０２の屈折率ｎ１（λ０）と第２部材１０３の屈折率ｎ２（λ０）に差をつけることができる。その場合、図１４（ａ）に示すように波長λ０においては回折格子として働かせ、０次光に加え、±１次光、・・・に分離させることができる。一方、波長λ１において回折格子１０６は屈折率ｎ１（λ１）とｎ２（λ１）とがほぼ等しいため、図１４（ｂ）に示すように回折格子として働かない。このような構成の回折素子１０７については（特許文献１）、（特許文献２）に記載されている。
【特許文献１】特開２００２−３１８３０６号公報
【特許文献２】特開２００２−３５０６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の回折格子を備えた回折素子は、所定の波長域のＣＤ用のレーザ光を３ビーム法トラッキング制御用の光線に分離し、第２の波長域のＤＶＤ用のレーザ光をそのまま透過することができるために、光ピックアップ装置に用いられてきた。ところが、光ピックアップ装置が備えるＣＤ用のレーザ光を出射するレーザ光源は使用環境や発熱状態が変化するためにレーザ光源の温度が変わったり、個体差があったりして、出射される波長が所定の波長域の範囲でばらつく。また、第１部材と第２部材の屈折率は使用される波長がばらつくことによってばらつく。回折格子が分離する０次光と±１次光の光量比（以下、分光比という。）は、その波長における第１部材と第２部材の屈折率の差によって決まり、屈折率がばらつくと分光比もばらつく。分光比がばらつくことによってトラッキング制御が不安定となることがあった。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するもので、使用される波長がばらついても安定した分光比を有する回折格子、光ピックアップ装置及び光ディスク装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、所定の波長域における波長λの光に対して第１屈折率を持つ第１部材と、前記波長λの光に対して第２屈折率を持ち前記第１部材と縞状に交互に配列される第２部材と、を備え、前記波長λの光に対する第１屈折率と前記波長λの光に対する第２屈折率との屈折率差をΔｎ（λ）とし、前記所定の波長域においてΔｎ（λ）／λの値はほぼ一定であることを特徴とする回折格子とした。
【０００９】
一般に屈折率差Δｎ（λ）を有する２種類の部材で構成される格子深さｄの回折格子において、波長λの光の位相差φはφ＝Δｎ（λ）×ｄ／λの関係式が成り立つ。回折格子による分光比は位相差φによって決まる。格子深さｄは回折格子内では一般的に一様で変化しにくいため、位相差φはΔｎ（λ）／λによって決まり、分光比もΔｎ（λ）／λによって決まる。したがって、所定の波長域においてΔｎ（λ）／λの値がほぼ一定であるようにすることで分光比をほぼ一定にすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の回折格子は、所定の波長域においてΔｎ（λ）／λの値がほぼ一定であるので、分光比は所定の波長域でほぼ一定である。そのため使用される波長がばらついても分光比が安定している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の請求項１の発明は、所定の波長域における波長λの光に対して第１屈折率を持つ第１部材と、波長λの光に対して第２屈折率を持ち第１部材と縞状に交互に配列される第２部材と、を備え、波長λの光に対する第１屈折率と波長λの光に対する第２屈折率との屈折率差をΔｎ（λ）とし、所定の波長域においてΔｎ（λ）／λの値はほぼ一定である回折格子である。
【００１２】
一般に波長λにおいて屈折率差Δｎ（λ）を有する２種類の部材で構成される格子深さｄの回折格子において、波長λの光の位相差φはφ＝Δｎ（λ）×ｄ／λの関係式が成り立つ。回折格子による分光比は位相差φによって決まる。格子深さｄは回折格子内では一般的に一様で変化しにくいため、位相差φはΔｎ（λ）／λによって決まり、分光比もΔｎ（λ）／λによって決まる。したがって、所定の波長域においてΔｎ（λ）／λの値がほぼ一定であるようにすることで分光比をほぼ一定にすることができる。そのため使用される波長が所定の波長域の中でばらついても分光比が安定している。また、回折の±１次光までを考慮すると、０次光と±１次光とで０次光を中心にほぼ直線状に並ぶ３つのスポットを形成する３本の光束に入射した光を分離することができる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、所定の波長域における最長波長に対するΔｎ（λ）／λの値と所定の波長域における最短波長に対する前記Δｎ（λ）／λの値との比が０．９以上１．１１以下である回折格子である。
【００１４】
最長波長に対するΔｎ（λ）／λの値と最短波長に対するΔｎ（λ）／λの値との比が０．９以上１．１１以下という範囲は分光比の変化が光ピックアップ装置のトラッキング制御に影響を及ぼさない範囲である。したがって、使用される波長が所定の波長域の中でばらついても分光比は安定しているといえる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、第１部材は、所定の波長域における最長波長λ０＋Δλ０に対する第１屈折率ｎ１（λ０＋Δλ０）及び所定の波長域における最短波長λ０−Δλ０に対する第１屈折率ｎ１（λ０−Δλ０）を持ち、第２部材は、所定の波長域における最長波長λ０＋Δλ０に対する第２屈折率ｎ２（λ０＋Δλ０）及び所定の波長域における最短波長λ０−Δλ０に対する第２屈折率ｎ２（λ０−Δλ０）を持ち、｜ｎ１（λ０＋Δλ０）−ｎ２（λ０＋Δλ０）｜／（λ０＋Δλ０）＝Ｋ×｜ｎ１（λ０−Δλ０）−ｎ２（λ０−Δλ０）｜／（λ０−Δλ０）、但し、０．９０≦Ｋ≦１．１１なる関係を有する回折格子である。
【００１６】
Ｋの範囲は分光比の変化が光ピックアップ装置のトラッキング制御に影響を及ぼさない範囲で設定してある。したがって、使用される波長が所定の波長域の中で波長λ０±Δλ０の範囲内でばらついても分光比は安定しているといえる。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、所定の波長域におけるΔｎ（λ）／λの最小値とΔｎ（λ）／λの最大値との比が０．９以上である回折格子である。
【００１８】
Δｎ（λ）／λの最小値とΔｎ（λ）／λの最大値との比は所定の波長域の範囲内での分光比の最大のばらつきに相当する。その値が光ピックアップ装置のトラッキング制御に影響を及ぼさない範囲で設定されている。したがって、使用される波長が所定の波長域の中でばらついても分光比は安定しているといえる。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項１の発明において、第１部材は、所定の波長域における波長λの光に対する第１屈折率ｎ１（λ）を持ち、第２部材は、所定の波長域における波長λの光に対する第２屈折率ｎ２（λ）を持ち、｜ｎ１（λ）−ｎ２（λ）｜／λの最小値と最大値との比が０．９０以上である回折格子である。
【００２０】
｜ｎ１（λ）−ｎ２（λ）｜／λの最小値と最大値との比は使用される波長の範囲内での分光比の最大のばらつきに相当する。その値が光ピックアップ装置のトラッキング制御に影響を及ぼさない範囲で設定されている。したがって、使用される波長が所定の波長域の中でばらついても分光比は安定しているといえる。
【００２１】
請求項６の発明は、請求項１の発明において、所定の波長域以外の第２の波長域における波長λに対してΔｎ（λ）がほぼ０である回折格子である。
【００２２】
Δｎ（λ）がほぼ０であるので、回折格子は第２の波長域においては回折格子としては働かない。そのため、所定の波長域では回折格子として働き、第２の波長域では回折格子として働かない波長選択回折格子を得ることができる。
【００２３】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、所定の波長域では入射した光を回折して透過させ、また、第２の波長域では入射した光を非回折で透過させる回折格子である。
【００２４】
波長選択回折格子とすることができる。
【００２５】
請求項８の発明は、請求項１の発明において、第１部材または第２部材の少なくとも一方は、所定の波長域以外の所定の域外波長域に光吸収を持つ回折格子である。
【００２６】
所定の波長域以外の所定波長外波長域に光吸収を持つ第１部材または第２部材は、異常分散現象を引き起こして、波長に対して屈折率を大きく変化させることができる。そのため、第１部材と第２部材との屈折率差を制御できる。
【００２７】
請求項９の発明は、請求項８の発明において、所定の波長域では入射した光を回折して透過させ、また、所定の域外波長域では入射した光を非透過で遮断させる回折格子である。
【００２８】
所定の域外波長域では、光吸収があるために仮に光が入射しても吸収されてしまうために非透過で遮断されてしまうが、異常分散現象を引き起こすことができるため、所定の波長域で回折格子として用いることができる。
【００２９】
請求項１０の発明は、請求項８の発明において、所定の域外波長域に光吸収を持つ第１部材または前記第２部材は、所定の域外波長域に光吸収を持つ有機物を含有する回折格子である。
【００３０】
所定の波長域以外の所定の域外波長域に光吸収を持つ有機物を含有する第１部材または第２部材は、異常分散現象を引き起こして、波長に対して屈折率を大きく変化させることができる。そのため、第１部材と第２部材との屈折率差を制御できる。
【００３１】
請求項１１の発明は、請求項６の発明において、第１部材または第２部材の少なくとも一方は、所定の波長域及び第２の波長域の短波長側の所定の域外波長域または所定の波長域及び第２の波長域の長波長側の所定の域外波長域のいずれか一方に光吸収を持つ回折格子である。
【００３２】
所定の波長域及び第２の波長域以外の所定波長外波長域に光吸収を持つ第１部材または第２部材は、異常分散現象を引き起こして、波長に対して屈折率を大きく変化させることができる。波長に対する屈折率の変化は所定の域外波長域に近いほど大きく、第１部材の第１屈折率と第２部材の第２屈折率との差の変化も大きい。所定の波長域と第２の波長域のいずれか一方は所定の域外波長域により近く、他方は所定の域外波長域により遠いようにすることができる。したがって波長選択回折格子の設計がしやすい。
【００３３】
請求項１２の発明は、請求項１１の発明において、所定の波長域では入射した光を回折して透過させ、第２の波長域では入射した光を非回折で透過させ、また、所定の域外波長域では入射した光を非透過で遮断させる回折格子である。
【００３４】
所定の域外波長域では、光吸収があるために仮に光が入射しても吸収されてしまうために非透過で遮断されてしまう。しかし、異常分散現象を引き起こすことができるため、所定の波長域で回折格子として用いることができるとともに第２の波長域では回折格子として働かないため、波長選択回折格子とすることができる。
【００３５】
請求項１３の発明は、請求項１１の発明において、所定の域外波長域に光吸収を持つ第１部材または第２部材は、所定の域外波長域に光吸収を持つ有機物を含有する回折格子である。
【００３６】
所定の波長域及び第２の波長域以外の所定の域外波長域に光吸収を持つ有機物を含有する第１部材または第２部材は、異常分散現象を引き起こして、波長に対して屈折率を大きく変化させることができる。そのため、第１部材と第２部材との屈折率差を制御できる。
【００３７】
請求項１４の発明は、請求項１０または請求項１３の発明において、第１部材と第２部材とは一体であり、略等量の有機物を含有し、第１部材または第２部材のいずれか一方が含有する有機物は光吸収を少なくとも一部失った回折格子である。
【００３８】
有機物が光吸収を少なくとも一部失うようにするには、マスクパターンを介して有機物が分解する光を照射すれば良い。光吸収を少なくとも一部失った有機物を含有する第１部材または第２部材のいずれか一方は異常分散現象を引き起こさないが、光吸収を失っていない有機物を含有する他方の部材は異常分散現象を引き起こして、波長に対して屈折率を大きく変化させることができる。そのため、第１部材と第２部材の波長に対する屈折率差を制御でき、回折格子を作製するのに凹凸を形成する必要がない。そのため作製の工程を簡単にすることができる。また、平坦化をしなくても回折格子の表面を平坦にすることができる。
【００３９】
請求項１５の発明は、請求項１の発明において、第１部材と第２部材とが縞状に交互に配列されるピッチは３μｍ以上１０μｍ以下である回折格子である。
【００４０】
光ディスク上のスポットが適正な間隔で並ぶため、トラッキング制御が安定して行える。
【００４１】
請求項１６の発明は、請求項１の発明において、回折格子の深さは１μｍ以上１１μｍ以下である回折格子である。
【００４２】
使用できるレベルの回折格子のパターン形状が得られるとともに、トラッキング制御に用いることができる分光比とすることができる。
【００４３】
請求項１７の発明は、請求項１の発明において、第１部材の屈折率の温度変化と第２部材の屈折率の温度変化は回折格子の使用温度範囲内でほぼ等しい回折格子である。
【００４４】
第１部材や第２部材の屈折率は温度が上昇するとわずかに減少する傾向がある。したがって、回折格子の使用温度範囲内で第１部材の屈折率の温度変化と第２部材の屈折率の温度変化とがほぼ等しければ、第１部材と第２部材の屈折率差はほぼ一定である。そのため、安定した分光比を得ることができる。
【００４５】
請求項１８の発明は、請求項１７の発明において、第１部材及び第２部材はガラス転移温度が回折格子の使用温度範囲内には存在しない回折格子である。
【００４６】
第１部材や第２部材の屈折率は温度が上昇するとわずかに減少する傾向は、ガラス転移温度近傍を境に減少する割合が増大する。したがって、ガラス転移温度が回折格子の使用温度範囲内にあると第１部材と第２部材の屈折率差が変化してしまう。したがって、ガラス転移温度が回折格子の使用温度範囲内に少なくとも存在しないようにすることで、屈折率の温度変化の傾向の変化点を使用温度範囲内になくすことができる。そのため、安定した分光比を得ることができる。
【００４７】
請求項１９の発明は、請求項１の発明において、第１部材及び第２部材はガラス転移温度が回折格子の最高使用温度よりも高い回折格子である。
【００４８】
一般に材料はガラス転移温度以下の温度では挙動が安定している。したがって、ガラス転移温度が最高使用温度よりも高いと回折格子の使用温度範囲内では分光比以外の挙動も安定した回折格子を得ることができる。
【００４９】
請求項２０の発明は、請求項１０または請求項１３の発明において、有機物を含有させる第１部材のベース材料または有機物を非含有の第１部材の屈折率の温度変化と有機物を含有させる第２部材のベース材料または有機物を非含有の第２部材の屈折率の温度変化は回折格子の使用温度範囲内でほぼ等しい回折格子である。
【００５０】
有機物を非含有の材料の屈折率の温度変化と有機物を含有する材料の屈折率の温度変化とは同様の傾向を示す。したがって、有機物を非含有の状態での第１部材の屈折率の温度変化と有機物を非含有の状態での第２部材の屈折率の温度変化とをほぼ等しくしても第１部材と第２部材の屈折率差をほぼ一定にすることができる。そのため、安定した分光比を得ることができる。さらに有機物を非含有の状態で材料の特性管理をすることができるので管理が容易である。
【００５１】
請求項２１の発明は、請求項２０の発明において、有機物を含有させる第１部材のベース材料または有機物を非含有の第１部材並びに有機物を含有させる第２部材のベース材料または有機物を非含有の第２部材は、ガラス転移温度が回折格子の使用温度範囲内には少なくとも存在しない回折格子である。
【００５２】
有機物を非含有の材料の屈折率は温度が上昇するとわずかに減少する傾向は、ガラス転移温度近傍を境に減少する割合が増大する。その傾向は有機物を含有する材料も同様の傾向を示す。したがって、有機物を非含有の材料のガラス転移温度が回折格子の使用温度範囲内にあると第１部材と第２部材の屈折率差が変化してしまう。したがって、ガラス転移温度が回折格子の使用温度範囲内に少なくとも存在しないようにすることで、屈折率の温度変化の傾向の変化点を使用温度範囲内になくすことができる。そのため、安定した分光比を得ることができる。
【００５３】
請求項２２の発明は、請求項２１の発明において、有機物を含有させる第１部材のベース材料または有機物を非含有の第１部材並びに有機物を含有させる第２部材のベース材料または有機物を非含有の第２部材は、ガラス転移温度が回折格子の最高使用温度よりも高い回折格子である。
【００５４】
一般に材料はガラス転移温度以下の温度では挙動が安定している。したがって、ガラス転移温度が最高使用温度よりも高いと回折格子の使用温度範囲内では分光比以外の挙動も安定した回折格子を得ることができる。
【００５５】
請求項２３の発明は、所定の波長域のレーザ光を出射するレーザ光源と、請求項１の発明の回折格子と、を備えた光ピックアップ装置である。
【００５６】
所定の波長域の範囲で安定した分光比のレーザ光を出射する光ピックアップ装置を得ることができる。
【００５７】
請求項２４の発明は、請求項２３の発明において、所定の波長域のレーザ光は、ＣＤに対する情報の記録またはＣＤの情報の再生の少なくとも一方を行うレーザ光である光ピックアップ装置である。
【００５８】
ＣＤ用のレーザ光について安定した分光比が得られる。そのため、ＣＤに対する情報の記録やＣＤの情報の再生が安定して行える。
【００５９】
請求項２５の発明は、所定の波長域のレーザ光及び第２の波長域のレーザ光を出射するレーザ光源と、請求項６の発明の回折格子と、を備えた光ピックアップ装置である。
【００６０】
２波長のレーザ光を出射することができるレーザ光源をレーザ光源として使い、第２の波長域のレーザ光に対しては回折格子として働かず、所定の波長域のレーザ光に対してのみ回折格子として働かせることができる。
【００６１】
請求項２６の発明は、請求項２５の発明において、所定の波長域のレーザ光は、ＣＤに対する情報の記録またはＣＤの情報の再生の少なくとも一方を行うレーザ光であり、第２の波長域のレーザ光はＤＶＤに対する情報の記録またはＤＶＤの情報の再生の少なくとも一方を行うレーザ光である光ピックアップ装置である。
【００６２】
２波長のレーザ光はＤＶＤ用とＣＤ用のレーザ光であるレーザ光源とし、ＤＶＤ用のレーザ光に対しては回折格子として働かず、ＣＤ用のレーザ光源に対してのみ回折格子として働かせることができる。
【００６３】
請求項２７の発明は、請求項２３または請求項２５の発明の光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置である。
【００６４】
光ピックアップ装置から出射される回折格子を通ったレーザ光は、所定の波長域の範囲で分光比が安定しているので、所定の波長域を使用する光ディスクに対する情報の記録や光ディスクの情報の再生を安定して行うことができる。さらに第２の波長域のレーザ光を出射する場合には、第２の波長域で分光しないので、第２の波長域を使用する光ディスクに対する情報の記録や光ディスクの情報の再生を安定して行うことができる。
【００６５】
請求項２８の発明は、波長λ０＋Δλ０の光に対して屈折率ｎ１（λ０＋Δλ０）、波長λ０−Δλ０の光に対して屈折率ｎ１（λ０−Δλ０）である第１部材と、波長λ０＋Δλ０の光に対して屈折率ｎ２（λ０＋Δλ０）、波長λ０−Δλ０の光に対して屈折率ｎ２（λ０−Δλ０）である第２部材と、を備え、｜ｎ１（λ０＋Δλ０）−ｎ２（λ０＋Δλ０）｜／（λ０＋Δλ０）＝Ｋ×｜ｎ１（λ０−Δλ０）−ｎ２（λ０−Δλ０）｜／（λ０−Δλ０）、但し、０．９０≦Ｋ≦１．１１なる関係式で表される回折格子である。
【００６６】
Ｋの範囲は分光比の変化が光ピックアップ装置のトラッキング制御に影響を及ぼさない範囲で設定してある。したがって、使用される波長が所定の波長域の中でばらついても分光比は安定しているといえる。
【００６７】
請求項２９の発明は、波長λ０−Δλ０から波長λ０＋Δλ０までの所定の波長λにおいて、波長λの光に対して屈折率ｎ１（λ）である第１部材と、波長λの光に対して屈折率ｎ２（λ）である第２部材と、を備え、｜ｎ１（λ）−ｎ２（λ）｜／λの最小値と最大値の比が０．９０以上である回折格子である。
【００６８】
｜ｎ１（λ）−ｎ２（λ）｜／λの最小値と最大値との比は使用される波長の範囲内での分光比の最大のばらつきに相当する。その値が光ピックアップ装置のトラッキング制御に影響を及ぼさない範囲で設定されている。したがって、使用される波長が所定の波長域の中でばらついても分光比は安定しているといえる。
【００６９】
（実施の形態１）
本実施の形態１について図面を参照しながら説明する。まず、本実施の形態１の回折格子の構成について説明する。図１は本実施の形態１の回折格子を備えた回折素子の構成図、図２は有機物の有無による波長と光吸収率、屈折率の関係を示す図である。本実施の形態１において、回折素子１は回折格子２を透明基板３と透明保護板７で挟み込む構成であり、回折格子２は縞状に交互に配列される第２部材６と有機物５を含有する第１部材４とを備える。回折格子２は所定の波長域で回折格子として働き、第２の波長域で回折格子として働かず、単に光を透過させるだけの働きをする波長選択回折格子とした。
【００７０】
透明基板３は光学ガラス、光学プラスチック等の基板である。本発明において透明とは回折素子１を使用する所定の全ての波長の光がほぼ透過するという意味である。透明基板３は通常表面、裏面とも平坦になるように磨かれる。透明基板３は円柱や直方体の形状であるが、設計により楕円柱、角丸四角柱、Ｃ面取りやＲ面取りした形状等のその他の形状としても良い。
【００７１】
透明基板３の表面に回折格子２が形成される。第１部材４は所定の波長域及び第２の波長域以外の所定の域外波長域に光吸収を持つ有機物５を含有する樹脂である。第１部材４によって形成された凸部と透明基板３の表面である凹部からなる凹凸の高さが回折格子２の格子深さｄとなる。第１部材４のベース材料にはＥｐｏ−Ｔｅｋ３１０、３２０、３３０等のエポキシ系の熱硬化型接着剤、ＯＧ１１４等のアクリル系紫外線硬化型接着剤、ＰＩＭＥＬ７６４０、７６２１等の感光性ポリイミド、ＡＺ６１３０、ＡＺ４６２０等のレジスト等が使われる。
【００７２】
有機物５は所定の域外波長域に光吸収を持つ。このうち、可視光領域に光吸収を持ち、分子レベルで第１部材４のベース材料に溶解するものを染料、可視光領域に光吸収を持ち、粒子状態で第１部材４内に分散しているものを顔料という。有機物５には可視光領域以外に光吸収を持つものも含む。図２に示すように所定の域外波長域に光吸収を持つ有機物５を含有していると、第１部材４の屈折率は非含有の場合に対して異なる値を示し、その度合いは所定の域外波長域に近いほど大きい。この現象を異常分散現象という。
【００７３】
第２部材６は有機物５を含まない樹脂であり、第１部材４によって形成された凸部と透明基板３の表面である凹部からなる凹凸を充填するものである。第２部材６にはＥｐｏ−Ｔｅｋ３１０、３２０、３３０等のエポキシ系の熱硬化型接着剤、ＯＧ１１４等のアクリル系紫外線硬化型接着剤、ＰＩＭＥＬ７６４０、７６２１等の感光性ポリイミド、ＡＺ６１３０、ＡＺ４６２０等のレジスト等が使われる。
【００７４】
透明保護板７は光学ガラスや光学プラスチック等の基板であり、第１部材４及び第２部材６を保護するだけでなく、第１部材４と第２部材６を合わせた部材の厚さを一定にする役割も担う。回折格子２は透明基板３側も透明保護板７側も表面が平坦であり、その厚さである第１部材４と第２部材６を合わせた厚さは一定である。
【００７５】
次に、回折格子２の分光比と使用する波長と屈折率の関係について説明する。図３は本実施の形態１の回折格子の波長と屈折率の関係を示す図、図４（ａ）は回折格子として働く波長選択回折格子の働きを示す図、図４（ｂ）は回折格子として働かない波長選択回折格子の働きを示す図である。波長λの光に対して第１屈折率ｎ１（λ）を持つ第１部材４と波長λの光に対して第２屈折率ｎ２（λ）を持つ第２部材６において、第１屈折率ｎ１（λ）と第２屈折率ｎ２（λ）との差の絶対値を屈折率差Δｎ（λ）とする。一般に屈折率差Δｎ（λ）を有する２種類の部材で構成される格子深さｄの回折格子において、波長λの光の位相差φはφ＝Δｎ（λ）×ｄ／λの関係式が成り立つ。分光比は位相差φによって決まる。理論的にはφ＝０、１、２、３・・・の場合は、透過率１００％（回折０％）となる。また、φ＝０．５、１．５、２．５・・・の場合は、透過率０％（２階のバイナリ−であれば、回折４１％、４階の場合８１％、８階の場合９５％、１６階の場合９９％）となる。格子深さｄは、回折格子２内では一様であり波長λによっては変化しないため、Δｎ（λ）／λが所定の波長域においてほぼ一定であれば、位相差φも一定であり、分光比も一定とすることができる。そのため使用される波長λがばらついても分光比が安定している。
【００７６】
ここで、図３に示すように回折格子２を回折格子として使用する光の中心波長をλ０、ばらつきをΔλ０とすると、所定の波長域は使用波長域であり、下限の波長λ０−Δλ０から上限の波長λ０＋Δλ０の範囲に分布する。最短波長である波長λ０−Δλ０における第１部材４の屈折率をｎ１（λ０−Δλ０）、第２部材６の屈折率をｎ２（λ０−Δλ０）とすると屈折率差Δｎ（λ０−Δλ０）＝｜ｎ１（λ０−Δλ０）−ｎ２（λ０−Δλ０）｜となる。同様に最長波長である波長λ０＋Δλ０における第１部材４の屈折率をｎ１（λ０＋Δλ０）、第２部材６の屈折率をｎ２（λ０＋Δλ０）とすると屈折率差Δｎ（λ０＋Δλ０）＝｜ｎ１（λ０＋Δλ０）−ｎ２（λ０＋Δλ０）｜となる。
【００７７】
回折格子２の分光比は位相差φによって決まり、理想的には波長λ０＋Δλ０と波長λ０−Δλ０の場合の分光比は等しいことであるので、その条件はΔｎ（λ０＋Δλ０）×ｄ／（λ０＋Δλ０）＝Δｎ（λ０−Δλ０）×ｄ／（λ０−Δλ０）となる。
【００７８】
格子深さｄは両辺に共通であるので、Δｎ（λ０＋Δλ０）／（λ０＋Δλ０）＝Δｎ（λ０−Δλ０）／（λ０−Δλ０）となる。
【００７９】
または、｜ｎ１（λ０＋Δλ０）−ｎ２（λ０＋Δλ０）｜／（λ０＋Δλ０）＝Ｋ×｜ｎ１（λ０−Δλ０）−ｎ２（λ０−Δλ０）｜／（λ０−Δλ０）となり、上記の場合、定数Ｋ＝１である。定数Ｋは、所定の波長域における最長波長に対するΔｎ（λ）／λの値と所定の波長域における最短波長に対する前記Δｎ（λ）／λの値との比である。したがって、定数Ｋの値は１に近ければ近いほど、分光比が安定していることになる。
【００８０】
たとえば、本実施の形態１の回折格子２を光ピックアップ装置の３ビーム法トラッキング制御に用いるＣＤ用の光束を３本の光束に分離するために用いると考える。０．９５≦Ｋ≦１．０５の範囲であれば、光ピックアップ装置のトラッキング制御に対して分光比のばらつきはほとんど無視できるレベルであり、非常に望ましい。また、０．９０≦Ｋ≦１．１１の範囲であれば、分光比のばらつきは、光ピックアップ装置のトラッキング制御の実使用上、問題とはならないレベルであり、好ましい。ちなみに１．０５、１．１１はそれぞれ０．９５、０．９０の逆数である。
【００８１】
また、定数Ｋの値は所定の波長域の最短波長λ０−Δλ０と最長波長λ０＋Δλ０における値として議論したが、本来、レーザ光の波長はλ０±Δλ０の所定の波長域内でばらつくのであるから、その範囲内での分光比のばらつきを議論すべきである。その場合、所定の波長域におけるΔｎ（λ）／λ、すなわち｜ｎ１（λ）−ｎ２（λ）｜／λの最小値と最大値とが分光比のばらつきに対応する。したがって、所定の波長域におけるΔｎ(λ)／λの最小値と最大値との比が所定の値以上で１に近いほど分光比のばらつきが小さいことになる。
【００８２】
ここで、Δλ０は波長のばらつきであるので、それほど大きな値ではない。その範囲内で第１部材４と第２部材６の屈折率差Δｎ（λ）は波長λに対して１次関数に近い形で変化するとみなせる。したがって、Δｎ（λ）／λ＝｜ｎ１（λ）−ｎ２（λ）｜／λの最小値と最大値の比はＫ（Ｋ≦１）またはＫの逆数（Ｋ≧１）の値に近い。
【００８３】
よってΔｎ（λ）／λ＝｜ｎ１（λ）−ｎ２（λ）｜／λの最小値と最大値の比が０．９５以上であれば光ピックアップ装置のトラッキング制御に対して分光比のばらつきはほとんど無視できるレベルであり、非常に望ましい。また、０．９０以上であれば、分光比のばらつきは、光ピックアップ装置のトラッキング制御の実使用上、問題とはならないレベルであり、好ましい。
【００８４】
上記条件を満たすように、回折格子２の波長λ０−Δλ０、波長λ０＋Δλ０における第１部材４の第１屈折率ｎ１（λ０−Δλ０）、ｎ１（λ０＋Δλ０）及び第２部材６の第２屈折率ｎ２（λ０−Δλ０）、ｎ２（λ０＋Δλ０）を制御すれば良い。たとえば、第１部材４に旭化成エレクトロニクス製のＰＩＭＥＬ７６４０、第２部材６に旭化成エレクトロニクス製のＰＩＭＥＬ７６２１、有機物５に有本化学工業製のＯｉｌ  Ｓｃａｒｌｅｔ  ５２０６を使った。その結果ＣＤ用のレーザ光の中心波長λ０が７８５ｎｍ、Δλ０が２０ｎｍとした場合、第１屈折率ｎ１（７６５ｎｍ）＝１．６４７、第２屈折率ｎ２（７６５ｎｍ）＝１．６６４、第１屈折率ｎ１（８０５ｎｍ）＝１．６４４、第２屈折率ｎ２（８０５ｎｍ）＝１．６６１となり、Ｋ＝０．９５とすることができた。波長が７６５ｎｍと８０５ｎｍの間で波長と屈折率差の関係が１次関数の関係から大きくずれていなければ、｜ｎ１（λ）−ｎ２（λ）｜／λの最小値と最大値の比も０．９５程度である。
【００８５】
ところで、この場合、図４に示すように、第２の波長域であるＤＶＤ用のレーザ光の波長λ１＝６５０ｎｍ近傍では第１部材４の第１屈折率ｎ１（６５０ｎｍ）と第２部材６の第２屈折率ｎ２（６５０ｎｍ）はそれぞれ１．６７３でほぼ等しい。すると、位相差φもほぼ０となるため、回折格子２は回折格子としてはほとんど働かず、０次光のみがほぼ１００％透過する。一方所定の波長域であるＣＤ用の波長λ０＝７８５ｎｍ近傍の光は回折され、０次光と±１次光に分離される。すなわち、回折格子２はＣＤ用の波長λ０＝７８５ｎｍ近傍では回折格子として働くが、ＤＶＤ用の波長λ１＝６５０ｎｍ近傍では回折格子としては働かない、いわゆる波長選択回折格子とすることができる。すなわち、所定の波長域では入射した光を回折して透過させ、第２の波長域では入射した光を非回折で透過させる。また、所定の域外波長域では仮に光が入射しても、その光は光吸収のために非透過で遮断されてしまう。
【００８６】
有機物５は回折格子２が使われる所定の波長域、第２の波長域に合わせて選定される。回折格子２として使用する波長λ０＝７８５ｎｍ、回折格子２としては働かせない波長λ１＝６５０ｎｍとすると、有機物５として第２の波長域の中心波長λ１より短い所定の域外波長域に光吸収を持つ上記のＯｉｌ  Ｓｃａｒｌｅｔ  ５２０６以外にも赤色１０２号や赤色２号等を用いることができる。また、いわゆる次世代ＤＶＤであるＢＤ（ブルーレイ  ディスク）やＨＤ  ＤＶＤ（ハイ  デフィニション  ＤＶＤ）として用いられる第２の波長域の中心波長λ１＝４０５ｎｍより短い所定の域外波長域に光吸収を持つ場合として銅クロロフィリンナトリウム等でも良い。また、逆に所定の波長域の中心波長λ０より長い所定の域外波長域に光吸収を持たせても良く、波長λ０＝７８５ｎｍより長い所定の域外波長域に光吸収を持つ、株式会社林原生物化学研究所製のＮＫ−４４３２、ＮＫ−４４８９、ＮＫ−２９１１等としても良い。以上は分子レベルで第１部材４のベース材料に溶解するものであるが、ピグメントレッド２５４やピグメントレッド１７７等の顔料としても良い。なお、有機物５は、所定の域外波長域に光吸収を持たせるために、複数種類の有機物を混ぜたものとしても構わない。第１部材４は染料や顔料を含有した場合、着色して見えるが、第２の波長域及び所定の波長域の光は透過するので透明である。また、銅クロロフィリンナトリウムはほとんど薄い青色であるし、ＮＫ−４４３２、ＮＫ−４４８９、ＮＫ−２９１１はほとんど無色であり、染料と呼べるほどの色はない。
【００８７】
ところで、第１部材４の第１屈折率ｎ１（λ）の温度変化と第２部材６の第２屈折率ｎ２（λ）の温度変化は回折格子２の使用温度範囲内でほぼ等しいことが望ましい。回折格子２を搭載した回折素子１はレーザ光源の近傍に配置されることが多い。また、レーザ光源は発熱源でもある。したがって、回折格子２は使用中に温度が上がることが多い。図５（ａ）は温度と屈折率の関係を示す図、図５（ｂ）は本実施の形態１のガラス転移温度が最高使用温度よりも高い場合を示す図、図５（ｃ）は本実施の形態１のガラス転移温度が最低使用温度よりも低い場合を示す図である。図５（ａ）に示すように一般的に第１部材４や第２部材６の屈折率は温度が上昇すると直線的にわずかに減少する傾向がある。したがって、回折格子２の使用温度範囲内で第１部材４の第１屈折率ｎ１（λ）の温度変化と第２部材の第２屈折率ｎ２（λ）の温度変化とがほぼ等しければ、第１部材４と第２部材４の屈折率差Δｎ（λ）はほぼ一定である。そのため、安定した分光比を得ることができる。
【００８８】
さらに、第１部材４及び第２部材６はガラス転移温度が回折格子２の使用温度範囲内には存在しないすることが望ましい。図５（ａ）に示すように、屈折率が温度の上昇とともに直線的にわずかに低下する傾向は、ガラス転移温度近傍を境にその低下する割合が増大する場合が多い。したがって、ガラス転移温度が回折格子２の使用温度範囲内に存在すると、第１部材４と第２部材６の屈折率差Δｎ（λ）が変化してしまう。したがって、ガラス転移温度が回折格子２の使用温度範囲内に少なくとも存在しないようにすることで、屈折率の温度変化の傾向の変化点を使用温度範囲内になくすことができる。
【００８９】
ガラス転移温度が回折格子２の使用温度範囲内に少なくとも存在しないようにするためには、少なくとも３つの方法がある。１つは、図５（ｂ）に示すように第１部材４及び第２部材６のガラス転移温度を回折格子の最高使用温度よりも高くすることである。もう１つは、図５（ｃ）に示すように第１部材４及び第２部材６のガラス転移温度を回折格子の最低使用温度よりも低くすることである。さらにもう１つはガラス転移温度が存在しない材料を選択することである。
【００９０】
その中で第１部材４及び第２部材６はガラス転移温度が最高使用温度よりも高いことが望ましい。一般に材料はガラス転移温度以下の温度では挙動が安定している。したがって、ガラス転移温度が最高使用温度よりも高いと回折格子２の使用温度範囲内では分光比以外の挙動も安定した回折格子２を得ることができるためである。また、分光比を安定させるには、第１部材４のガラス転移温度も第２部材６のガラス転移温度も最高使用温度よりも高くすることが望ましい。一方のみのガラス転移温度を最高使用温度よりも高くしても、他方のガラス転移温度が使用温度範囲内に存在すると、使用中にガラス転移温度が使用温度範囲内に存在する方の屈折率が温度により変化してしまうためである。
【００９１】
また、第１部材４や第２部材６のベース材料に有機物５を含有させると、ベース材料の硬化状態が変化するものの、ベース材料のみの場合に対してガラス転移温度は大きな変化はせずに、屈折率は同様の傾向を示す。したがって、有機物５を非含有の状態での第１部材２の屈折率の温度変化と有機物５を非含有の状態での第２部材６の屈折率の温度変化とをほぼ等しくしても第１部材４と第２部材６の屈折率差Δｎ（λ）を回折格子２の使用温度範囲内でほぼ一定にすることができる。また、有機物を非含有の状態で材料の特性管理をすることができるので管理が容易である。
【００９２】
また、その際、有機物５を含有させる第１部材４のベース材料または有機物５を非含有の第１部材４のガラス転移温度を回折格子２の使用温度範囲内には少なくとも存在しないようにすることが望ましい。且つ、有機物５を含有させる第２部材６のベース材料または有機物５を非含有の第２部材６のガラス転移温度を回折格子２の使用温度範囲内には存在しないようにすることが望ましい。そのために、屈折率の温度変化の傾向の変化点を回折格子２の使用温度範囲内になくすことができる。また、有機物５を含有させる前の材料段階でガラス転移温度を管理することができるので、管理が容易となる。
【００９３】
さらに、有機物５を含有させる第１部材４のベース材料または有機物５を非含有の第１部材４のガラス転移温度を最高使用温度よりも高くし、且つ、有機物５を含有させる第２部材６のベース材料または有機物５を非含有の第２部材６のガラス転移温度を最高使用温度よりも高くすることが望ましい。ガラス転移温度が最高使用温度よりも高いと回折格子２の使用温度範囲内では分光比以外の挙動も安定した回折格子２を得ることができる。
【００９４】
ガラス転移温度が回折格子２の最高使用温度より高い例としては、例えば、最高使用温度が６０℃の場合、Ｅｐｏ−Ｔｅｋ３０１、３６０があり、ガラス転移温度はそれぞれ約６５℃、約９０℃である。また、有機物５を含有させるとガラス転移温度はそれぞれ約８５℃、約９５℃となる。Ｅｐｏ−Ｔｅｋ３０１は、ガラス転移温度が最高使用温度よりもわずかに高く、ぎりぎりで使うことができる。また、Ｅｐｏ−Ｔｅｋ３６０は、ガラス転移温度が最高使用温度よりもかなり高く、比較的余裕を持って使うことができる。また。ガラス転移温度が回折格子２の使用温度範囲よりも低い例としては、例えば、セメダイン株式会社製の弾性接着剤ＰＭシリーズがあり、ガラス転移温度が約−６０℃である。
【００９５】
以上のように、第１部材４の第１屈折率ｎ１（λ）の温度変化と第２部材６の第２屈折率ｎ２（λ）の温度変化を回折格子２の使用温度範囲内でほぼ一定とすることにより、所定の波長域においてΔｎ（λ）／λの値をほぼ一定にすることがより容易となる。また、第２の波長域においても、Δｎ（λ）の値が使用温度により変化しにくいため、Δｎ（λ）の値をほぼ０にすることがより容易となる。
【００９６】
次に作製方法について説明する。図６は本実施の形態１の回折格子の作製方法を示す図である。まずあらかじめ有機物５を含有させた第１部材４をスピンコート法等で透明基板３に所定の均一な厚さで塗布する。次に加熱保持して、硬化する。次に第１部材４に所定の凸形状パターンを形成する。凸形状パターンの作製方法として、例えば、第１部材４の上にレジストを塗布し、所定のパターンとなるようにマスクパターン８を介して紫外線を照射し、現像後、ドライエッチングを行う方法がある。あるいは、第１部材４として感光性材料を使い、所定の均一な厚さに塗布し、所定のパターンとなるようにマスクパターン８を介して紫外線を照射し、現像を行っても良い。この第１部材４による凸形状の高さが回折格子２の深さｄとなる。所定のパターンには、たとえば第１部材４と第２部材６とが縞状に交互に並べるようなパターンがある。そのピッチや深さｄによって回折の特性が決定される。次にスピンコート法やスクリーン印刷法等で第２部材６を第１部材４による凸形状と凸形状の間に充填するように塗布する。透明保護板７をその上に重ね合わせて全体を加熱保持する。第２部材６は透明基板３、第１部材４、透明保護板６を強く接着する。最後に所定の寸法に切断し、完成とする。
【００９７】
なお、一般的に染料を始めとする分子レベルで第１部材４のベース材料に溶解する有機物５は紫外線により構造が一部破壊されて所定の光吸収の性質を失いやすい場合がある。そのため、紫外線照射、現像した際、紫外線が当たらない部分が残るような第１部材４を用いることで、所定の光吸収の性質を残した有機物５を含む第１部材４を形成することができる。
【００９８】
また、本実施の形態１において、屈折率は所定の波長域での波長λ０−Δλ０と波長λ０＋Δλ０における値、または所定の波長λにおける値を採用するようにしているが、屈折率を測定する際の光源によっては、波長λどころか波長λ０−Δλ０や波長λ０＋Δλ０における屈折率の測定ができない場合もある。その際には、波長λ０−Δλ０や波長λ０＋Δλ０に限らず、複数の波長における屈折率を測定して、外挿や内挿をして波長λ０−Δλ０と波長λ０＋Δλ０における屈折率を計算で算出しても良い。たとえば、ＤＶＤ用の６５０ｎｍ近傍の波長とＣＤ用の７８５ｎｍ近傍の波長で屈折率の測定を行い、外挿、内挿して７６５ｎｍと８０５ｎｍの屈折率を算出することができる。さらに４０５ｎｍ近傍の波長や７８５ｎｍよりも長波長で測定すれば、屈折率の正確さは一段と増す。
【００９９】
なお、本実施の形態１において、有機物５は第１部材４に含有させたが、それに限るものではない。図７（ａ）は本実施の形態１の第２部材に有機物を含有させた回折格子の構成図、図７（ｂ）は凹凸を作らず、透明保護板を設けない回折格子の構成図、図７（ｃ）は凹凸を作らず、透明保護板を設けた回折格子の構成図である。
【０１００】
図７（ａ）において、第１部材４、第２部材６、有機物５、透明基板３、透明保護板７は全て前述の材料を使うことができる。作製方法について説明する。まず、有機物５を含有しない第１部材４をスピンコート法等で透明基板３に所定の均一な厚さで塗布する。次に加熱保持して硬化する。次に前述の方法と同一の方法で第１部材４に所定の凸形状パターンを形成する。次にあらかじめ有機物５を含有させた第２部材６をスピンコート法やスクリーン印刷法等で第１部材４による凸形状と凸形状の間に充填するように塗布する。透明保護板７をその上に重ね合わせて全体を加熱保持する。第２部材６は透明基板３、第１部材４、透明保護板６を強く接着する。最後に所定の寸法に切断し、完成とする。
【０１０１】
この構成の場合、有機物５に紫外線が照射されることがないため、製造途中で紫外線により有機物５の構造が一部破壊されて所定の光吸収の性質を失うことがない。そのため、有機物５の選択の範囲が広い。
【０１０２】
図７（ｂ）において、第１部材４と第２部材６の原料は同一のものである。仮にそれを第１部材４の原料とする。あらかじめ有機物５を含有させた第１部材４の原料をスピンコート法等で透明基板３に所定の均一な厚さで塗布する。次に加熱保持して硬化する。次に所定のパターンとなるようにマスクパターン８を介して紫外線を照射する。ここで、紫外線が照射された部分の有機物５は紫外線により構造が一部破壊されて所定の光吸収の性質を失う。すると、第１部材４は所定の域外波長域に光吸収を持つ有機物５を含有する領域と、所定の域外波長域には光吸収を持たない有機物５を含有する領域とに分類できる。改めて前者を第１部材４、後者を第２部材６と呼ぶことにする。最後に所定の寸法に切断し、完成とする。このように第１部材４と第２部材６とは一体であり、略等量の有機物５を含有する。
【０１０３】
このような構成にすると、製造工程が簡単になり、平坦化をしなくても回折格子２の表面は平坦であるので透明保護板７が不要となり、安価に製造することができる。
【０１０４】
図７（ｃ）では、図７（ｂ）における第１部材４を透明基板３に塗布した後、透明保護板７をその上に重ね合わせて全体を加熱保持する。その後に所定のパターンとなるようにマスクパターン８を介して紫外線を照射する。それによって紫外線が照射された部分の有機物５は所定の域外波長域の光吸収の性質を失う。このような透明保護板７を有する構成とすることにより、有さない構成に対し、回折格子２は外部環境に対し強くなるとともに、傷等に対しても強くなる。一方、マスクパターン８と回折格子２の距離が遠くなるので回折格子パターンはややボケやすくなる。
【０１０５】
なお、本実施の形態１では、回折格子２は、所定の波長域において回折格子として働き、第２の波長域において回折格子としては働かず単に光を透過させる波長選択回折格子とした。しかし、波長選択回折格子である必要はなく、単に所定の波長域において回折格子として働く通常の回折格子としても良い。また、所定の波長域及び第２の波長域において働く回折格子としても良い。
【０１０６】
また、所定の域外波長域に光吸収を持つ有機物５を第１部材４または第２部材６に含有させて異常分散現象を起こすようにしたが、その必要はない。たとえば、所定の域外波長域に光吸収を持つ材料そのものを用いて第１部材４または第２部材６を構成することができる。そのような材料として共役二重結合を有する材料が挙げられ、芳香族ポリイミドやポリアセン等がある。
【０１０７】
以上のように、本実施の形態１の回折格子は所定の波長域においてΔｎ（λ）／λの値がほぼ一定であるので、分光比は所定の波長域でほぼ一定である。そのため使用される波長がばらついても分光比が安定している。
【０１０８】
（実施の形態２）
本実施の形態２について図面を参照しながら説明する。本実施の形態２は実施の形態１の回折格子を備えた光ピックアップ装置である。図８は本実施の形態２の光ピックアップ装置の光学系の構成図、図９（ａ）はカバーを外した本実施の形態２の光ピックアップ装置の構成上面図、図９（ｂ）は本実施の形態２の光ピックアップ装置の構成下面図である。
【０１０９】
レーザ光源１１は第２の波長域におけるＤＶＤ用の中心波長λ１（約６５０ｎｍ）のレーザ光を出射する発光点と所定の波長域におけるＣＤ用の中心波長λ０（約７８５ｎｍ）のレーザ光を出射する発光点を１つのパッケージ内に搭載した２波長半導体レーザ光源とした。２つの発光点の距離は約１１０μｍと近接している。２波長半導体レーザ光源には２種類ある。１つは２つの発光点を１つの半導体レーザ素子に集積したいわゆるモノリシック型２波長半導体レーザであり、もう１つは１つの発光点を備えた半導体レーザ素子を２つ隣接して備えたいわゆるハイブリッド型２波長半導体レーザである。本実施の形態２におけるレーザ光源１１はモノリシック型２波長半導体レーザとしたが、どちらの種類でも構わない。レーザ光源１１から出射される所定の波長域におけるレーザ光の波長λは、使用環境や発熱状態が変化するためにレーザ光源の温度が変わったり、個体差があったりして、波長λ０−Δλ０から波長λ０＋Δλ０の範囲でばらつく。
【０１１０】
回折素子１は実施の形態１で説明した回折格子２を備えており、波長選択回折素子である。第２の波長域における波長λ１のレーザ光は回折素子１を素通りし、所定の波長域における波長λ０のレーザ光は３ビーム法トラッキング制御に用いられる３本の光線に分離される。回折格子２は、所定の波長域における波長λの光に対して第１屈折率ｎ１（λ）を持つ第１部材４と、波長λの光に対して第２屈折率ｎ２（λ）を持ち第１部材４と縞状に交互に配列される第２部材６とを備える。回折格子２は、波長λの光に対する第１屈折率ｎ１（λ）と波長λの光に対する第２屈折率ｎ２（λ）との屈折率差をΔｎ（λ）とした場合に、所定の波長域においてΔｎ（λ）／λの値がほぼ一定であるように構成されている。したがって、分光比は所定の波長域でほぼ一定である。そのため使用される波長がばらついても分光比が安定している。
【０１１１】
回折格子２のパターンは、第１屈折率を持つ第１部材４と第２屈折率を持つ第２部材とが縞状に交互に並べられるように形成されている。この平行な配列の向きは分離された３本の光線の集光スポットが光ディスク１０の円周の接線方向と所定の微小角で並ぶように決められる。回折格子２のピッチは３〜１０μｍ程度で、回折格子２の深さｄは１〜１１μｍ程度である。
【０１１２】
回折格子２のピッチは３本の光線の集光スポットが光ディスク１０上に並ぶ間隔に影響を及ぼし、ピッチが広いほど間隔は小さくなる。ＣＤの場合、中央のメインビーム（０次光）と両端のサイドビーム（±１次光）との間隔はそれぞれ約１５μｍ程度である。そのためにピッチは５．５〜６．５μｍとした。しかし、最適なピッチは回折格子２の光学系内で配置される位置等の光学系の設計により３〜１０μｍの間で変化する。なお、最適なピッチは波長λによっては大きく変わらない。
【０１１３】
また、回折格子２の深さｄは波長λ、屈折率差Δｎ（λ）とともに、前述の通り、分光比に影響を及ぼす。トラッキング制御に用いることができる分光比と屈折率差Δｎ（λ）とを考慮すると、回折格子２の深さｄは、ＣＤの場合２．０μｍ以上、ＤＶＤの場合１．６μｍ以上、いわゆる次世代ＤＶＤの場合１．０μｍ以上とすることが望ましい。一方、回折格子２の深さｄが深くなると、エッチングで回折格子２を掘ったり、マスクパターン８を介して紫外線照射で有機物５を分解させ化学的処理で凹凸形状を作製したりしても、大きく矩形形状からずれてしまい、特性のばらつき要因となってしまう。逆に回折格子２の深さｄが浅いほど設計に近い理想に近いパターン断面の矩形形状を得ることができる。理想に近いパターン断面の矩形形状を得るためには回折格子２の深さｄは８μｍ以下とすることが求められる。また、回折格子２の深さｄを１０μｍ以下とすれば、特性がばらつかない範囲でパターン断面の矩形形状を得ることができる。また、回折格子２の深さｄが１１μｍ以下であれば多少特性がばらつき、工数もかかるものの使用することが可能である。
【０１１４】
集積光学部材１２は内部に複数の傾斜面１２ａ、１２ｂ、１２ｃが設けられた光学ガラスで作製されている。傾斜面１２ａ、１２ｂには偏光分離膜１２ｄ、１２ｅ、傾斜面１２ｃにはホログラム１２ｆが形成されている。傾斜面１２ａに形成される偏光分離膜１２ｄはＰ偏光のレーザ光を透過し、波長λ１のＳ偏光のレーザ光を反射する。また、傾斜面１２ｂに形成される偏光分離膜１２ｅはＰ偏光のレーザ光を透過し、波長λ１のＳ偏光のレーザ光を透過し、波長λ０のＳ偏光のレーザ光を反射する。
【０１１５】
コリメートレンズ１３は光学ガラスまたは光学プラスチック等で作製されている。コリメートレンズ１３はレーザ光源１から出射された発散光であるレーザ光を略平行光に変換し、光ディスク１０の記録面で反射された略平行光であるレーザ光を集束光に変換する。
【０１１６】
ビームスプリッタ１４は光学ガラス等で作製されており、レーザ光源１１に対向する側の表面に偏光分離膜が形成されている。偏光分離膜は誘電体多層膜である。偏光分離膜はＰ偏光のレーザ光を一部のみ透過させ大半は反射させる。また、Ｓ偏光のレーザ光を全反射させる。
【０１１７】
立ち上げプリズム１５はそれまで光ディスク１０の面に略平行な面内にあった光軸を、光ディスク１０に対し略垂直に立ち上げるものである。本実施の形態２では立ち上げプリズムとしているが、立ち上げミラーとしても構わない。
【０１１８】
ホログラム素子１６は偏光ホログラム１６ａと１／４波長板１６ｂで構成されている。偏光ホログラム１６ａはＤＶＤの波長のＳ偏光の光にのみ作用するよう波長選択性のある材料で作製されている。また、１／４波長板１６ｂはＤＶＤとＣＤの両方の波長に作用するよう屈折率、厚みが設定されている。
【０１１９】
対物レンズ１７は２焦点対物レンズで、波長λ１の光、波長λ０の光に対してそれぞれ焦点を結ぶように構成されている。２焦点対物レンズとしては、集光レンズ及びフレネルレンズまたはホログラムレンズの組み合わせ、ＤＶＤ用集光レンズにＣＤ再生時に開口制限手段を設ける組み合わせ等を用いることができる。
【０１２０】
光ディスク１０はＣＤ用がＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ用がＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭなどであり、ＣＤ用もＤＶＤ用も再生専用の媒体を除いて全て記録も再生も可能なものである。また、本実施の形態２ではＣＤ用とＤＶＤ用としているが、その組み合わせだけでなく、いわゆるＢＤやＨＤ  ＤＶＤ等との組み合わせでも一般性を失わない。
【０１２１】
光ディスク１０からの反射光を受光して電気信号を発生させる受光センサ１８は光ディスク１０からの反射光を受光し、ＲＦ信号、トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号等を生成する電気信号を出力する受光素子である。受光センサ１８はいくつかの受光部に分かれている。ＣＤとＤＶＤとでトラッキングエラー信号が異なる。ＣＤでは回折素子１で分離した３本の光線の全てを使う３ビーム法を用いるのに対し、ＤＶＤは中央の１本の光線のみを使う１ビーム法を用いるためである。
【０１２２】
前光モニタ１９は光学センサであり、レーザ光源１１からのレーザ光の一部の光量を電気信号に変換し、その結果を制御回路（図示せず）を通してレーザ光源１１にフィードバックすることで、レーザ光源１１の光量を一定に保つ働きをする。
【０１２３】
キャリッジ２１は光ピックアップ装置２０の骨格を成すもので、キャリッジ２１に各種光学部品を始めとする光ピックアップ装置２０を構成する部品が直接または取り付け部材を介して取り付けられる。キャリッジ２１はＺｎ合金、Ｍｇ合金などの合金材料あるいは硬質樹脂材料などで形成される。
【０１２４】
結合ベース２２は回折素子１、集積光学素子１２、レーザ光源１１、受光センサ１８を所定の位置に固定し、キャリッジ２１に固定される。結合ベース２２を形成する材料は、比較的軽量で高精度なできあがり寸法を実現できる形状加工性、良好な放熱性等を兼ね備えることが求められる。そのためＺｎ、Ｚｎ合金、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｔｉ、Ｔｉ合金などが好適に用いられる。本実施の形態２ではコスト面などを考慮し、Ｚｎダイキャストで作製した。
【０１２５】
コリメートレンズ１３、ビームスプリッタ１４、立ち上げプリズム１５、前光モニタ１９は直接または取り付け部材を介してキャリッジ２１に固定される。
【０１２６】
ホログラム素子１６と対物レンズ１７はアクチュエータ２３を構成する１部品である。アクチュエータ２３はヨーク２３ａ、固定部２３ｂ、サスペンションワイヤ２３ｃ、レンズホルダ２３ｄを備える。固定部２３ｂはヨーク２３ａに固定される。レンズホルダ２３ｄは固定部２３ｂにサスペンションワイヤ２３ｃを介して可動状態で支持される。その際レンズホルダ２３ｄはサスペンションワイヤ２３ｃ以外には触れないようにする。レンズホルダ２３ｄに対物レンズ１７及びホログラム素子１６が取り付けられる。また、ヨーク２３ａには磁石２３ｅが取り付けられるとともにレンズホルダ２３ｄにはコイル２３ｆが取り付けられる。アクチュエータ２３はキャリッジ２１に接着剤で固定される。アクチュエータ２３は接着剤を介してのみキャリッジ２１と接触する。アクチュエータ２３はフォーカスサーボ、トラッキングサーボにより、光ディスク１０の記録面のトラック上に集光スポットが合焦するように、コイル２３ｆに電流を流し、磁石２３ｅとで電磁力を発生させて対物レンズ１７を駆動する。
【０１２７】
次に光路について説明する。ＤＶＤ用の波長λ１のレーザ光は回折格子２を備えた回折素子１、集積光学部材１２を通過してコリメートレンズ１３に入射する。レーザ光はＰ偏光になるよう設定されている。回折素子１において波長λ１の光は上述の通りそのまま透過する。コリメートレンズ１３では略平行光に変換されてビームスプリッタ１４に入射する。Ｐ偏光であるため、一部の光はビームスプリッタ１４を透過し、前光モニタ１９に入射する。前光モニタ１９に入射した光は電気信号に変換されて波長λ１のレーザ光の光量制御に使われる。ビームスプリッタ１４に入射した残りの大半の光は反射して立ち上げプリズム１５に入射する。立ち上げプリズム１５に入射した光はホログラム素子１６、対物レンズ１７を通過して光ディスク１０の記録面に焦点を結ぶ。
【０１２８】
ホログラム素子１６を透過する際、Ｐ偏光であるため、レーザ光は偏光ホログラム１６ａの影響を受けずにそのまま透過する。そして１／４波長板１６ｂでＰ偏光の直線偏光から円偏光に変換される。
【０１２９】
光ディスク１０の記録面で反射された光は対物レンズ１７、ホログラム素子１６、立ち上げプリズム１５、ビームスプリッタ１４、コリメートレンズ１３を通り、集積光学部材１２に入射する。ホログラム素子１６を再度透過する際、レーザ光は１／４波長板１６ｂで円偏光からＰ偏光である往きの直線偏光とは垂直な直線偏光、すなわちＳ偏光に変換される。偏光ホログラム１６ａではＳ偏光であるため、レーザ光はＲＦ信号、トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号等に対応する信号光成分に分離される。ビームスプリッタ１４ではＳ偏光であるため全反射する。
【０１３０】
集積光学部材１２に入射したレーザ光は、Ｓ偏光であるため傾斜面１２ｂに設けられた偏光分離膜１２ｅを透過し、傾斜面１２ａに設けられた偏光分離膜１２ｄで反射して受光センサ１８に入射する。偏光ホログラム１６ａで分離され受光センサ１８に入射した各信号光成分は受光センサ１８で各種電気信号に変換される。
【０１３１】
ＣＤ用の波長λ０のレーザ光は回折素子１、集積光学部材１２を通過してコリメートレンズ１３に入射される。レーザ光はＰ偏光になるよう設定されている。回折素子１において波長λ０の光は３ビーム法トラッキング制御に用いられる３本の光線に分離される。コリメートレンズ１３で略平行光に変換されてビームスプリッタ１４に入射する。Ｐ偏光であるため、一部の光はビームスプリッタ１４を透過し、前光モニタ１９に入射される。前光モニタ１９に入射した光は電気信号に変換されて波長λ０のレーザ光の光量制御に使われる。ビームスプリッタ１４に入射した残りの大半の光は反射して立ち上げプリズム１５に入射する。立ち上げプリズム１５に入射した光はホログラム素子１６、対物レンズ１７を通過して光ディスク１０の記録面に焦点を結ぶ。ホログラム素子１６を透過する際、レーザ光はこの波長λ０では偏光ホログラム１６ａの影響を受けないのでそのまま透過し、１／４波長板１６ｂでＰ偏光の直線偏光から円偏光に変換される。
【０１３２】
光ディスク１０の記録面で反射された光は対物レンズ１７、ホログラム素子１６、立ち上げプリズム１５、ビームスプリッタ１４、コリメートレンズ１３を通り、集積光学部材１２に入射する。ホログラム素子１６を再度透過する際、レーザ光は１／４波長板１６ｂで円偏光からＰ偏光である往きの直線偏光とは垂直な直線偏光、すなわちＳ偏光に変換される。そしてこの波長λ０では偏光ホログラム１６ａの影響を受けないため偏光ホログラム１６ａをそのまま透過する。ビームスプリッタ１４ではＳ偏光であるため全反射する。
【０１３３】
集積光学部材１２に入射したレーザ光は、Ｓ偏光であるため傾斜面１２ｂに設けられた偏光分離膜１２ｅで反射され、傾斜面１２ｃに設けられたホログラム１２ｆに入射し、ＲＦ信号、トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号等に対応する信号光成分に分離される。その分離された光はそれぞれ受光センサ１８に入射し、各種電気信号に変換される。
【０１３４】
本実施の形態２において回折素子１の回折格子２は波長選択性を有し、ＤＶＤ用の波長λ１のレーザ光を素通りさせ、ＣＤ用の波長λ０のレーザ光のみをトラッキング制御に使用する３本の光線に分離する。そして、レーザ光源１１から出射されるＣＤ用のレーザ光の波長がばらついても回折格子２の分光比の変化が少ないため、３本の光線の光量比は安定している。したがって、この回折素子１を搭載した光ピックアップ装置２０はトラッキング制御が安定しており、安定した記録や再生の特性が得られる。
【０１３５】
なお、集積光学部材１２を使用する構成としたが、それに限るものではない。図１０は本実施の形態２の集積光学部材を使わない光ピックアップ装置の光学系の構成図である。レーザ光源１１、回折素子１、コリメートレンズ１３、立ち上げプリズム１５、ホログラム素子１６、対物レンズ１７は上述の説明と同じであり、その説明を援用する。
【０１３６】
光学部材１２ｇは内部に傾斜面１２ａを備え、傾斜面１２ａには偏光分離膜１２ｄが形成されている。光学部材１２ｇは光学ガラスで作製されている。偏光分離膜１２ｄはＰ偏光のレーザ光を透過し、波長λ１のＳ偏光のレーザ光を反射する。
【０１３７】
光学部材１２ｈは内部に傾斜面１２ｂを備え、傾斜面１２ｂには偏光分離膜１２ｅが形成されている。光学部材１２ｈは光学ガラスで作製されている。偏光分離膜１２ｅはＰ偏光のレーザ光を透過し、波長λ１のＳ偏光のレーザ光を透過し、波長λ０のＳ偏光のレーザ光を反射する。
【０１３８】
ホログラム１２ｆは受光センサ１８の受光面から離した光学部材１２ｈに対向する窓部の表面に設けた。ホログラム１２ｆは受光センサ１８のＣＤ用のレーザ光を受光する面と偏光分離膜１２ｅとの間の適切な位置に配置されていれば良い。そのため光学部材１２ｈの受光センサ１８に対向する面に設けても良い。
【０１３９】
ビームスプリッタ１４のレーザ光源１１と対向する面には反射防止膜を形成し、レーザ光源１１と対向しない方の面にはフィルタ１４ａを形成した。フィルタ１４ａは入射したレーザ光の光束の中心に近い領域の波長選択偏光分離膜とその周辺の全反射膜で構成される。波長選択偏光分離膜は波長λ１のＰ偏光の光のたとえば５０％程度の所定の反射率だけ反射させて残りを透過させ、Ｓ偏光の光を全反射させる。また、波長λ０のＰ偏光の光のたとえば９５％の光を反射させて残りを透過させ、Ｓ偏光の光を全反射させる。全反射膜は波長λ１の光も波長λ０の光も偏光に拘らず、全反射させる。波長選択偏光分離膜は誘電体多層膜で構成される。また、全反射膜は誘電体多層膜または金属膜で構成される。波長選択偏光分離膜を透過した光は前光モニタ１９に入射して、レーザ光源１１から出射されるレーザ光の光量の制御に用いられる。
【０１４０】
波長λ１のレーザ光の光量分布は光束の中心部分の光量がフィルタ１４ａを通らない場合の光量の５０％程度に小さくなる。このような光量分布の光束が光ディスク１０の記録面に集光すると、そのスポットサイズはフィルタを通らない場合よりも小さくなる。このような現象を超解像現象という。その光学系に合うように波長選択偏光分離膜の反射率や範囲を適切に設計することにより、スポットサイズを小さく、サイドローブと呼ばれるスポット周辺の光量の盛り上がりを小さくすることができる。一方、波長λ０の光量は９５％程度であるのでほとんど影響は受けない。
【０１４１】
また、ビームスプリッタ１４のレーザ光源１１と対向する面と対向しない方の面とはたとえば１．１°程度の角度をつけて非平行とした。ビームスプリッタ１４の内部を通過した光が干渉を起こさないためである。
【０１４２】
光路は集積光学部材１２を用いた場合とほぼ同じである。レーザ光源１１から出射された波長λ１のレーザ光は回折素子１をほぼそのまま透過し、光学部材１２ｇ、１２ｈをそのまま透過し、コリメートレンズ１３で略平行光に変換されてビームスプリッタ１４に入射する。ビームスプリッタ１４の内部を通過して、フィルタ１４ａの波長選択偏光分離膜で一部が透過して前光モニタ１９に入射する。残りは反射して再びビームスプリッタ１４の内部を通過して、立ち上げプリズム１５に入射する。立ち上げプリズム１５、ホログラム素子１６、対物レンズ１７を通過して光ディスク１０の記録面に入射し、光ディスク１０の記録面で反射されて逆の経路でビームスプリッタ１４に入射するまでは前述の通りである。ビームスプリッタ１４に入射したレーザ光はビームスプリッタ１４の内部を通過し、フィルタ１４ａで全反射して、再びビームスプリッタ１４の内部を通過し、コリメートレンズ１３に入射する。コリメートレンズ１３で集束光に変換されて光学部材１２ｈに入射する。光学部材１２ｈを透過し、光学部材１２ｇの斜面１２ａに形成された偏光分離膜１２ｄで反射されて受光センサ１８に入射する。
【０１４３】
レーザ光源１１から出射された波長λ０のレーザ光は回折素子１の回折格子２で３ビーム法トラッキング制御に用いる３本の光束に分離される。回折格子１から出射されたレーザ光は光学部材１２ｇ、１２ｈを透過し、コリメートレンズ１３に入射し略平行光に変換されてビームスプリッタ１４に入射する。ビームスプリッタ１４の内部を通過して、フィルタ１４ａの波長選択偏光分離膜で一部が透過して前光モニタ１９に入射する。残りは反射して再びビームスプリッタ１４の内部を通過して、立ち上げプリズム１５に入射する。立ち上げプリズム１５、ホログラム素子１６、対物レンズ１７を通過して光ディスク１０の記録面に入射し、光ディスク１０の記録面で反射されて逆の経路でビームスプリッタ１４に入射するまでは前述の通りである。ビームスプリッタ１４に入射したレーザ光はビームスプリッタ１４の内部を通過し、フィルタ１４ａで全反射して、再びビームスプリッタ１４の内部を通過し、コリメートレンズ１３に入射する。コリメートレンズ１３で集束光に変換されて光学部材１２ｈに入射する。光学部材１２ｈの傾斜面１２ｂに形成された偏光分離膜１２ｅで反射され、ホログラム１２ｆで各種信号成分に分離されて、受光センサ１８に入射する。
【０１４４】
このように、集積光学部材１２を用いなくても光ピックアップ装置の光学系を構築できる。この際、集積していた光学部材が単品の光学部材となるため、全体の大きさは若干大きくなる。しかし、精度良く作製する必要のある集積光学部材１２が不要となるために製造コストを抑制することができる。また、フィルタ１４ａを配置することでＤＶＤの光ディスク１０の記録面でのスポットサイズを小さくでき、記録特性、再生特性に優れる。
【０１４５】
また、レーザ光源１１は２波長半導体レーザ光源としたが、それに限るものではない。図１１は本実施の形態２の単波長のレーザ光源を２台用いた光ピックアップ装置の光学系の構成図である。
【０１４６】
レーザ光源１１ａはＤＶＤ用の波長λ１のレーザ光を出射するレーザ光源、レーザ光源１１ｂはＣＤ用の波長λ０のレーザ光を出射するレーザ光源である。反射ミラー２４は光路を折り曲げて光ピックアップ装置２０を小型化するために用いる。反射ミラー２４の表面には全反射膜が形成される。コリメートレンズ１３ａ、１３ｂはそれぞれＤＶＤ用、ＣＤ用に最適化したコリメートレンズである。
【０１４７】
回折格子２を備えた回折素子１はＤＶＤ用の波長λ１のレーザ光は通らないのでＣＤ用の波長λ０のレーザ光に特化して最適化することができる。たとえば、２波長半導体レーザ光源を使用する場合、回折格子２を波長選択回折格子とするために、Δｎ（λ）／λの値を所定の波長域において一定にできないように設計しなければならない場合が仮にあったとしても、本構成の場合、ＣＤ専用に設計できるのでΔｎ（λ）／λの値を所定の波長域においてほぼ一定にすることができる。
【０１４８】
集積光学素子１２は前述の集積光学素子１２とほぼ同じである。しかし、本構成の場合、往路のＤＶＤ用の波長λ１のレーザ光は集積光学素子１２には入射しない。そのため、偏光分離膜１２ｄ、１２ｅにおける波長λ１のＰ偏光のレーザ光を透過させるという性質を付与する必要はない。
【０１４９】
ビームスプリッタ１４は内部に斜面を有する光学部材であり、光学ガラスや光学プラスチックで作製される。斜面には波長選択偏光分離膜が形成される。波長選択偏光分離膜は波長λ１のＰ偏光のレーザ光を一部反射させ、大半を透過させる。そして波長λ１のＳ偏光のレーザ光を全反射させる。また、波長λ０のＰ偏光のレーザ光を一部透過させ、大半を反射させる。そして波長λ０のＳ偏光のレーザ光を全反射させる。
【０１５０】
立ち上げプリズム１５、ホログラム素子１６、対物レンズ１７、受光センサ１８、前光モニタ１９は２波長半導体レーザ光源のレーザ光源１１を用いる場合と同じである。
【０１５１】
光路は以下の通りとなる。レーザ光源１１ａから出射された波長λ１のレーザ光は反射ミラー２４で光路を折り曲げられ、コリメートレンズ１３ａで略平行光に変換されてビームスプリッタ１４に入射する。ビームスプリッタ１４で一部は反射されて前光モニタ１９に入射する。残りのレーザ光は透過されて立ち上げプリズム１５に入射する。立ち上げプリズム１５、ホログラム素子１６、対物レンズ１７を通過して光ディスク１０の記録面に入射し、光ディスク１０の記録面で反射されて逆の経路でビームスプリッタ１４に入射するまでは前述の通りである。ビームスプリッタ１４で全反射されて今度はコリメートレンズ１３ｂに入射して集束光に変換される。集積光学素子１２に入射したレーザ光は傾斜面１２ｂに形成された偏光分離膜１２ｅを透過し、傾斜面１２ａに形成された偏光分離膜１２ｄで反射されて受光センサ１８に入射する。
【０１５２】
レーザ光源１１ｂから出射された波長λ０のレーザ光は回折素子１に入射し、回折格子２でＣＤの３ビーム法トラッキング制御に用いられる３本の光束に分離される。回折素子１から出射されたレーザ光は、集積光学素子１２をそのまま透過し、コリメートレンズ１３ｂで略平行光に変換されてビームスプリッタ１４に入射する。レーザ光はビームスプリッタ１４で一部透過して前光モニタ１９に入射し、残りは反射して立ち上げプリズム１５に入射する。立ち上げプリズム１５、ホログラム素子１６、対物レンズ１７を通過して光ディスク１０の記録面に入射し、光ディスク１０の記録面で反射されて逆の経路でビームスプリッタ１４に入射するまでは前述の通りである。ビームスプリッタ１４に入射したレーザ光は全反射されてコリメートレンズ１３ｂに入射して集束光に変換される。集積光学素子１２に入射したレーザ光は傾斜面１２ｂに形成された偏光分離膜１２ｅで反射され、傾斜面１２ｃに形成されたホログラム１２ｆで各種信号成分に分離されて受光センサ１８に入射する。
【０１５３】
このようにＤＶＤ用のレーザ光源１１ａとＣＤ用のレーザ光源１１ｂとを別々に配置する場合、回折格子２はＣＤ用に専用設計することができる。そのためΔｎ（λ）／λの値を所定の波長域においてほぼ一定にすることができ、より安定したトラッキング制御ができる光ピックアップ装置とすることができる。
【０１５４】
（実施の形態３）
本実施の形態３について図面を参照しながら説明する。図１２は本実施の形態３の光ピックアップモジュールの構成図、図１３は本実施の形態３の光ディスク装置の構成図である。実施の形態３は実施の形態１で説明した回折格子を備えた光ピックアップ装置を搭載した光ディスク装置であり、実施の形態２で説明した光ピックアップ装置を搭載した光ディスク装置である。
【０１５５】
光ディスク装置４０の光ディスク１０及び光ピックアップ装置２０を駆動する駆動機構を光ピックアップモジュール３０という。ベース３１は光ピックアップモジュール３０の骨組みを成すもので、このベース３１に直接的、間接的に各構成部品を固定する。
【０１５６】
光ディスク１０を載置するターンテーブルを備えたスピンドルモータ３２はベース３１に固定される。スピンドルモータ３２は光ディスク１０を回転させる回転駆動力を生成する。
【０１５７】
フィードモータ３３はベース３１に固定される。フィードモータ３３は光ピックアップ装置２０が光ディスク１０の内周と外周の間を移動するために必要な回転駆動力を生成する。フィードモータ３３としてステッピングモータ、ＤＣモータなどが使用される。スクリューシャフト３４はらせん状に溝が掘られており、直接または数段のギアを介してフィードモータ３３に接続される。本実施の形態３では直接フィードモータ３３と接続される。ガイドシャフト３５、３６はそれぞれ両端で支持部材を介してベース３１に固定される。ガイドシャフト３５、３６は光ピックアップ装置２０を移動自在に支持する。光ピックアップ装置２０はスクリューシャフト３４の溝と噛み合うガイド歯を有するラックを備える。ラックがスクリューシャフト３４に伝達されたフィードモータ３３の回転駆動力を直線駆動力に変換するために光ピックアップ装置２０は光ディスク１０の内周と外周の間を移動することができる。
【０１５８】
光ピックアップ装置２０は実施の形態２で説明したものにカバー２５を取り付けたものであり、実施の形態１で説明した回折格子２を備えている。光ピックアップ装置２０は光ディスク１０に対し情報の記録または再生の少なくとも一方を行い、そのためにレーザ光を光ディスク１０に向けて出射する。光ピックアップ装置２０から出射されるレーザ光が光ディスク１０に対し直角に入射するように、支持部材を構成する調整機構でガイドシャフト３５、３６の傾きを調整する。
【０１５９】
上部筐体４１ａと下部筐体４１ｂを組み合わせてネジなどを用いて互いに固定して筐体４１とする。トレイ４２は筐体４１に出没自在に設けられる。トレイ４２はカバー３７を取り付けた光ピックアップモジュール３０を下面側から配置する。カバー３７は開口を有し、光ピックアップ装置２０の対物レンズ１７を含む一部とスピンドルモータ３２のターンテーブルを露出させる。本実施の形態３の場合、フィードモータ３３も露出させる。ベゼル４３をトレイ４２の前端面に設け、トレイ４２が筐体４１内に収納された時に、トレイ４２の出没口を塞ぐようにする。
【０１６０】
ベゼル４３にはイジェクトスイッチ４４が設けられ、イジェクトスイッチ４４を押すことで、筐体４１とトレイ４２との係合が解除され、トレイ４２は筐体４１に対し出没が可能な状態となる。レール４５はそれぞれトレイ４２の両側部及び筐体４１の双方に摺動自在に取り付けられる。
【０１６１】
筐体４１の内部やトレイ４２の内部には図示していない回路基板があり、信号処理系のＩＣや電源回路などが搭載されている。外部コネクタ４６はコンピュータ等の電子機器に設けられた電源／信号ラインと接続される。そして、外部コネクタ４６を介して光ディスク装置４０内に電力を供給したり、外部からの電気信号を光ディスク装置４０内に導いたり、あるいは光ディスク装置４０で生成された電気信号を外部の電子機器などに送出したりする。
【０１６２】
このように本実施の形態３の光ディスク装置４０は、実施の形態１で説明した回折格子２を実施の形態２で説明したように備えた光ピックアップ装置２０を備えている。レーザ光源１１から出射される所定の波長域である波長λ０±Δλ０の範囲内でＣＤ用のレーザ光の波長λがばらついても回折格子２の分光比の変化が少ないため、３本の光線の光量比は安定している。したがって、この回折格子２を備える回折素子１を搭載した光ピックアップ装置２０はトラッキング制御が安定しており、安定した記録の特性や再生の特性が得られる。そのため、本実施の形態３の光ディスク装置４０は記録の特性や再生の特性が安定している。
【産業上の利用可能性】
【０１６３】
以上のように本発明の回折格子は分光比が安定しているので、光ディスク装置に搭載される光ピックアップ装置に好んで搭載される。また本発明の光ピックアップ装置を搭載した光ディスク装置は記録の特性や再生の特性が安定しており、コンピュータやＤＶＤレコーダ用の光ディスク装置として用いられる。
【図面の簡単な説明】
【０１６４】
【図１】本実施の形態１の回折格子を備えた回折素子の構成図
【図２】有機物の有無による波長と光吸収率、屈折率の関係を示す図
【図３】本実施の形態１の回折格子の波長と屈折率の関係を示す図
【図４】（ａ）回折格子として働く波長選択回折格子の働きを示す図、（ｂ）回折格子として働かない波長選択回折格子の働きを示す図
【図５】（ａ）温度と屈折率の関係を示す図、（ｂ）本実施の形態１のガラス転移温度が最高使用温度よりも高い場合を示す図、（ｃ）本実施の形態１のガラス転移温度が最低使用温度よりも低い場合を示す図
【図６】本実施の形態１の回折格子の作製方法を示す図
【図７】（ａ）本実施の形態１の第２部材に有機物を含有させた回折格子の構成図、（ｂ）凹凸を作らず、透明保護板を設けない回折格子の構成図、（ｃ）凹凸を作らず、透明保護板を設けた回折格子の構成図
【図８】本実施の形態２の光ピックアップ装置の光学系の構成図
【図９】（ａ）カバーを外した本実施の形態２の光ピックアップ装置の構成上面図、（ｂ）本実施の形態２の光ピックアップ装置の構成下面図
【図１０】本実施の形態２の集積光学部材を使わない光ピックアップ装置の光学系の構成図
【図１１】本実施の形態２の単波長のレーザ光源を２台用いた光ピックアップ装置の光学系の構成図
【図１２】本実施の形態３の光ピックアップモジュールの構成図
【図１３】本実施の形態３の光ディスク装置の構成図
【図１４】（ａ）回折させる波長λ０の光を透過させた場合の従来の回折素子の働きを示す図、（ｂ）回折させない波長λ１の光を透過させた場合の従来の回折素子の働きを示す図
【符号の説明】
【０１６５】
１    回折素子
２    回折格子
３    透明基板
４    第１部材
５    有機物
６    第２部材
７    透明保護板
８    マスクパターン
１０    光ディスク
１１、１１ａ、１１ｂ    レーザ光源
１２    集積光学部材
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ    傾斜面
１２ｄ、１２ｅ    偏光分離膜
１２ｆ    ホログラム
１２ｇ、１２ｈ    光学部材
１３、１３ａ、１３ｂ    コリメートレンズ
１４    ビームスプリッタ
１４ａ    フィルタ
１５    立ち上げプリズム
１６    ホログラム素子
１６ａ    偏光ホログラム
１６ｂ    波長板
１７    対物レンズ
１８    受光センサ
１９    前光モニタ
２０    光ピックアップ装置
２１    キャリッジ
２２    結合ベース
２３    アクチュエータ
２３ａ    ヨーク
２３ｂ    固定部
２３ｃ    サスペンションワイヤ
２３ｄ    レンズホルダ
２３ｅ    磁石
２３ｆ    コイル
２４    反射ミラー
２５    カバー
３０    光ピックアップモジュール
３１    ベース
３２    スピンドルモータ
３３    フィードモータ
３４    スクリューシャフト
３５、３６    ガイドシャフト
３７    カバー
４０    光ディスク装置
４１    筐体
４１ａ    上部筐体
４１ｂ    下部筐体
４２    トレイ
４３    ベゼル
４４    イジェクトボタン
４５    レール
４６    外部コネクタ
【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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