(57)【要約】【課題】光量損失を抑制することができる回折格子を提供する。【解決手段】ガラス透明基板２の両面上に夫々形成され、低屈折率材料３、高屈折率材料４、及び高屈折率材料４上に形成される感光層７を有し、低屈折率材料３と高屈折率材料４とが交互に配置された第１及び第２の回折格子部５、６と、を備え、第１の回折格子部５は、波長λ1に対して回折効率が所定の値で、且つ、波長λ2に対して低屈折率材料３と高屈折率材料４との位相差が２πとなるように、低屈折率材料３及び高屈折率材料４の格子深さが設定され、第２の回折格子部６は、波長λ2に対して回折効率が所定の値で、且つ、波長λ1に対して低屈折率材料３と高屈折率材料４との位相差が２πとなるように、低屈折率材料３及び高屈折率材料４の格子深さが設定されて構成されている。【選択図】図１
2007334975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長が異なる複数の光のうち、少なくとも一つの波長の光が入射する回折格子であって
、
透明基材と、
前記透明基材の両面上に夫々形成され、第１の屈折率を有する第１の屈折率材料、該第
１の屈折率材料とは異なる第２の屈折率を有する第２の屈折率材料、及び前記第２の屈折
率材料上に形成される感光層を有し、前記第１の屈折率材料と前記第２の屈折率材料とが
交互に配置された第１及び第２の回折格子部と、
を備え、
前記第１の回折格子部は、前記第１の波長に対して回折効率が所定の値で、且つ、前記
第２の波長に対して前記第１の屈折率材料と前記第２の屈折率材料との位相差が２πとな
るように、前記第１及び第２の屈折率材料の格子深さが設定され、前記第２の回折格子部
は、前記第２の波長に対して回折効率が所定の値で、且つ、前記第１の波長に対して前記
第１の屈折率材料と前記第２の屈折率材料との位相差が２πとなるように、前記第１及び
第２の屈折率材料の格子深さが設定されていることを特徴とする回折格子。
【請求項２】
波長が異なる複数の光のうち、少なくとも一つの波長の光が入射する回折格子であって
、
透明基材と、
第１の屈折率を有する第１の屈折率材料、該第１の屈折率材料とは異なる第２の屈折率
を有する第２の屈折率材料、及び前記第２の屈折率材料上に形成される感光層を有し、前
記透明基材の表面上に前記第１の屈折率材料と前記第２の屈折率材料とが交互に配置され
た回折格子部と、を備え、
前記第１及び第２の波長を含む波長帯域における回折効率が所定の値になるように、前
記第１及び第２の屈折率材料の格子深さが夫々設定されていることを特徴とする回折格子
。
【請求項３】
前記第１の屈折率材料をアクリル系樹脂、前記第２の屈折率材料を誘電体であるＴｉＯ
2またはＴａ2Ｏ5としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の回折格子。
【請求項４】
前記第１の屈折率材料を感光性ポリシラン樹脂、前記第２の屈折率材料を誘電体である
ＴｉＯ2またはＴａ2Ｏ5としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の回折格子。
【請求項５】
透明基板の表面上に高屈折率材料４を成膜する工程と、
前記高屈折率材料を成膜した前記透明基板全体に低屈折率材料を成膜する工程と、
前記高屈折率材料上に成膜した前記低屈折率材料に紫外線を照射して前記低屈折率材料
とは屈折率の異なる感光層に変化させる工程と、
からなることを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項６】
少なくとも２つの異なる波長の光を出射する光源と、前記光源から出射光を光記録媒体
に集光する対物レンズとを備え、光記録媒体に情報の記録又は／及び再生を行う光ピック
アップ装置であって、
前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に、請求項１乃至４の何れか１項に記載の回
折格子が配置されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長が異なる複数の光を回折可能な回折格子とその製造方法、及び回折格子
を備えた光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
透過型回折素子は透明ガラス、透明結晶板、或いは透明樹脂板等の透明なウェーハ表面
に透明な材質にて凹凸部を形成し、凹凸部の位相差により回折光を発生させる光学素子（
回折格子＝グレーティング）である。従来の透過型回折素子は、例えば透明なガラス板、
結晶板、或いは樹脂板等から成る透明ウェーハ上にフォトレジスト膜を形成し、このレジ
スト膜を所定の周期格子マスクを用いて露光してから露光部を現像により除去するフォト
リソグラフィ技術にて凹凸の格子状パターンを形成していた。また、透明ウェーハ上にＳ
ｉＯ2などの誘電体膜をコーティングしてから、所定の周期格子マスクを用いて誘電体膜
を、フォトリソグラフィ技術を用いて露光、現像することにより凹凸の格子状パターンを
形成する方法もある。
近年、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）といった異なる種類
の光記録媒体（以下、光ディスクと称す）から情報を再生したり、或いは情報を記録した
りする光ピックアップ装置が開発されている。
上記のような光ピックアップ装置においては、レーザ光を集光させたレーザスポットが
光ディスクの情報記録面に形成されているトラックを追従するようトラッキング制御が行
われている。トラッキング制御方法としては、３ビーム法や差動プッシュプル法が広く利
用され、これら３ビーム法や差動プッシュプル法では、レーザ光源からの１つのレーザ光
を３ビーム化するために回折格子が用いられている。
また、近年、光ピックアップ装置の小型化、及び低コスト化を図るために、例えば、Ｄ
ＶＤ用の波長帯（６５０ｎｍ）のレーザ光を出射する半導体レーザと、ＣＤ用の波長帯（
７８５ｎｍ）のレーザ光を出射する半導体レーザとを１つのチップ内に形成した所謂モノ
リシック集積型の２波長レーザ光源が実用化されている。
しかしながら、例えばＣＤとＤＶＤは記録フォーマットが異なるため、回折格子の回折
光は夫々適切な角度で分離（回折）する必要があるが、従来の回折格子は単一の凹凸で形
成されているため、夫々の分離角度を制御できない問題があった。
【０００３】
そこで、２つの異なる波長のレーザ光を回折可能な回折格子が提案されている。例えば
、特許文献１には、断面形状が凹凸状で、格子の凸部の幅と格子周期との比を０．５以外
の値に設定し、凸部と凹部との透過光の位相差が一方の波長の光に対して２πであり、他
方の波長の光に対して０次回折効率が所定の値に調整されている回折格子を、透光性基板
上の夫々の面に形成した２波長対応の回折格子が開示されている。
【０００４】
図１２は、特許文献１に開示されている従来の２波長対応回折格子の構造を模式的に示
した図である。なお、図１２においては、説明を分かり易くするために波長λ1と波長λ2
とのレーザ光線の光路を分離して記載しているが、実際は各波長の光線は同一の光路を伝
搬することになる。
この図１２（ａ）（ｂ）に示す２波長対応回折格子１００は、ガラス等からなる透明基
板１０１の入射面側に断面形状が周期的な凹凸からなり均一の屈折率を有する回折格子１
０２を形成すると共に、透明基板１０１の出射面側に同じく断面形状が周期的な凹凸から
なり均一の屈折率を有する回折格子１０３を形成する。これにより、２波長レーザ光源１
０から波長λ1のレーザ光が出射された場合は、回折格子１０２により波長λ1のレーザ光
をメインビームとなる０次回折光Ｉ1（０）と、そのサイドビームとなる二つの±１次回
折光Ｉ1（±１）とに回折するようにしている。また２波長レーザ光源１０から波長λ2の
レーザ光が出射された場合は、回折格子１０３により波長λ2のレーザ光をメインビーム
となる０次回折光Ｉ2（０）と、そのサイドビームとなる二つの±１次回折光Ｉ2（±１）
とに回折するようにしている。
【０００５】
また、図１２に示す従来の２波長対応回折格子１００においては、回折格子１０２の幅
寸法Ｗ11と格子周期Ｐ11との比Ｗ11／Ｐ11（以下、デューティ比という）を０．５以外の
値に設定することにより、ＤＶＤ用の波長λ1の０次回折光Ｉ1（０）と１次回折光Ｉ1（
±１）の回折効率とが所定の値となるように調整している。また同様に回折格子１０３の
デューティ比Ｗ12／Ｐ12を０．５以外の値に設定することにより、ＣＤ用の波長λ2の０
次回折光Ｉ2（０）と１次回折光Ｉ2（±１）の回折効率が所定の値となるように調整して
いる。
【特許文献１】特開２００１−２８１４３２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、回折格子における光量損失は、周知の通り、回折格子のデューティ比の値が
０．５のときに最も小さくなり、０．５から離れるに従って大きくなる。このため、上記
図１２に示した２波長対応回折格子１００のように０次回折光と１次回折光の回折効率が
所定の値となるように、回折格子のデューティ比の値を０．５以外の値を調整すると、回
折格子における光量損失が大きくなる。この結果、従来の回折格子は、高い光量が求めら
れる例えばＤＶＤに情報の書き込みを行う光記録装置の光ピックアップ装置等に適用でき
ないという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明は上記したような点を鑑みてなされたものであり、複数の異なる波長の
光を回折することが可能で、且つ、光量損失を抑制することができる回折格子と、回折格
子を備えた光ピックアップ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、本発明は、波長が異なる複数の光のうち、少なくとも一つの
波長の光が入射する回折格子であって、透明基材と、透明基材の両面上に夫々形成され、
第１の屈折率を有する第１の屈折率材料、第１の屈折率材料とは異なる第２の屈折率を有
する第２の屈折率材料、及び第２の屈折率材料上に形成される感光層を有し、第１の屈折
率材料と第２の屈折率材料とが交互に配置された第１及び第２の回折格子部と、を備え、
第１の回折格子部は、第１の波長に対して回折効率が所定の値で、且つ、第２の波長に対
して第１の屈折率材料と第２の屈折率材料との位相差が２πとなるように、第１及び第２
の屈折率材料の格子深さが設定され、第２の回折格子部は、第２の波長に対して回折効率
が所定の値で、且つ、第１の波長に対して第１の屈折率材料と第２の屈折率材料との位相
差が２πとなるように、第１及び第２の屈折率材料の格子深さが設定されている。
このように構成される本発明の回折格子は、第１の屈折率材料と第２の屈折率材料との
格子深さを調整することで、回折格子の幅寸法と格子周期とのデューティ比を０．５、ま
たは０．５に近い値にしつつ、夫々所定の波長に対してのみ所定の回折効率を有するよう
第１及び第２の回折格子部を構成した。これにより、複数の異なる波長の光を回折するこ
とが可能で、且つ、光量損失を抑制することができる。
【０００９】
また本発明は、波長が異なる複数の光のうち、少なくとも一つの波長の光が入射する回
折格子であって、透明基材と、第１の屈折率を有する第１の屈折率材料、第１の屈折率材
料とは異なる第２の屈折率を有する第２の屈折率材料、及び第２の屈折率材料上に形成さ
れる感光層を有し、透明基材の表面上に第１の屈折率材料と第２の屈折率材料とが交互に
配置された回折格子部と、を備え、第１及び第２の波長を含む波長帯域における回折効率
が所定の値になるように、第１及び第２の屈折率材料の格子深さが夫々設定されている。
このように構成される本発明の回折格子は、第１及び第２の波長を含む波長帯域におけ
る回折効率が所定の値になるように第１の屈折率材料と第２の屈折率材料との格子深さを
設定しているので、回折格子の幅寸法と格子周期とのデューティ比を０．５、または０．
５に近い値にすることが可能になる。これにより、複数の異なる波長の光を回折すること
が可能で、且つ、光量損失を抑制することができる。
【００１０】
また本発明の回折格子は、第１の屈折率材料をアクリル系樹脂、第２の屈折率材料を誘
電体であるＴｉＯ2またはＴａ2Ｏ5を用いて構成すると、回折格子を安価に製造すること
が可能になる。
また第１の屈折率材料を吸湿性の小さい感光性ポリシラン樹脂、第２の屈折率材料を誘
電体であるＴｉＯ2またはＴａ2Ｏ5を用いて構成すると信頼性の高い回折格子を実現する
ことができる。
【００１１】
また本発明は、波長が異なる複数の光のうち、少なくとも一つの波長の光が入射する回
折格子の製造方法であって、透明基板上に、高屈折率材料４を成膜する工程と、高屈折率
材料を成膜した透明基板全体に低屈折率材料を成膜する工程と、高屈折率材料上に成膜し
た低屈折率材料に紫外線を照射して低屈折率材料とは屈折率の異なる感光層に変化させる
工程とからなる。
このようにすれば、本発明の回折格子を作製することができる。また、本発明の回折格
子の製造方法においては、低屈折率材料の上面にマスキングを施した後、フォトブリーチ
ング現象を利用して、高屈折率材料上の低屈折率材料の屈折率だけを変化させて感光層を
形成するようにしている。このようにすれば、高屈折率材料と感光層との位置合わせを精
度良く行うことができるため、位置ずれによる損失を最小限に抑えることができるという
利点もある。
【００１２】
また本発明は、少なくとも２つの異なる波長の光を出射する光源と、前記光源から出射
光を光記録媒体に集光する対物レンズとを備え、光記録媒体に情報の記録又は／及び再生
を行う光ピックアップ装置であって、光源と対物レンズとの間の光路中に、本発明の回折
格子が配置されている。このように構成すれば、回折格子とモノリシック集積型２波長レ
ーザとを組み合わせて使用した場合でも、ＣＤやＤＶＤ等の異なる種類の光記録媒体に情
報の記録又は再生を確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る２波長対応回折格子の構造を模式的に示した図
である。なお、図１においては、説明を分かり易くするために、波長λ1と波長λ2とのレ
ーザ光線の光路を分離して記載しているが、実際は各波長の光線は同一の光路を伝搬する
ことになる。
この図１（ａ）（ｂ）に示す２波長対応回折格子１は、ガラス等の透明基材であるガラ
ス透明基板２の一方の表面上に、低屈折率（第１の屈折率）を有する低屈折率材料（第１
の屈折率材料）３ａと、この低屈折率材料３ａとは異なる高屈折率（第２の屈折率）を有
する高屈折率材料（第２の屈折率材料）４ａとを交互に配置した第１の回折格子部５を形
成すると共に、他方の表面上に低屈折率を有する低屈折率材料３ｂと、この低屈折率材料
３ｂとは異なる高屈折率を有する高屈折率材料４ｂとを交互に配置した第２の回折格子部
６を形成した。
ここで、前記低屈折率材料３ａ、３ｂには、感光することにより分解が生じて屈折率を
制御できる性質（フォトブリーチング性）を備えた感光性樹脂（ポリシラン樹脂、アクリ
ル樹脂等）を使用し、高屈折率材料４ａ、４ｂとして誘電体であるＴｉＯ2またはＴａ2Ｏ
5を使用した。
更に、前記高屈折率材料４ａ、４ｂ上に形成した前記低屈折率材料３ａ、３ｂを、該高
屈折率材料４ａ、４ｂに近接配置した低屈折率材料３ａ、３ｂの屈折率よりも小さくする
ために感光して、感光層７ａ、７ｂを夫々形成した。
【００１４】
この場合、第１の回折格子部５は、第１の波長であるＤＶＤ用の波長λ1（６５０ｎｍ
）に対して回折効率が所定の値となるように低屈折率材料３ａの幅寸法Ｗ1と回折周期Ｐ1
とのデューティ比Ｗ1／Ｐ1を略０．５の値に設定し、かつ、第２の波長であるＣＤ用の波
長λ2（７８５ｎｍ）に対して低屈折率材料３ａと高屈折率材料４ａとの位相差が２πと
なるよう低屈折率材料３ａの格子深さｄL1と高屈折率材料４ａの格子深さｄH1を夫々設定
した。
また第２の回折格子部６は、ＣＤ用の波長λ2に対しては回折効率が所定の値となるよ
うに低屈折率材料３ｂの幅寸法Ｗ2と格子周期Ｐ2とのデューティ比Ｗ2／Ｐ2を略０．５の
値に設定し、且つ、波長λ1に対して低屈折率材料３ｂと高屈折率材料４ｂとの位相差が
２πとなるよう低屈折率材料３ｂの格子深さｄL2と高屈折率材料４ｂの格子深さｄH2を夫
々設定した。
【００１５】
図２は回折格子部のデューティ比と回折効率の関係を示した図であり、（ａ）は０次回
折効率を、（ｂ）は１次回折効率を夫々示した図である。
この図２（ａ）に示すように、第１及び第２の回折格子部５、６の０次回折効率は、通
常デューティ比の値が０．５のときに最も小さな値となり、０．５の値から離れるにした
がって大きくなる。一方、図２（ｂ）に示すように第１及び第２の回折格子部５、６の±
１次回折効率は、デューティ比の値が０．５のときに最も大きな値になり、０．５の値か
ら離れるにしたがって小さくなる。
そこで、本実施形態の２波長対応回折格子１においては、第１及び第２の回折格子部５
、６のデューティ比を０．５、或いは０．５に近い値に設定することにより、第１及び第
２の回折格子部５、６における光量損失を抑制したうえで、低屈折率材料３ａ、３ｂの格
子深さｄL1、ｄL2と、高屈折率材料４ａ、４ｂの格子深さｄH1、ｄH2と、を夫々調整する
ようにした。
【００１６】
これにより、２波長レーザ光源１０から波長λ1のレーザ光が出射された場合は、第１
の回折格子部５により波長λ1のレーザ光を所定の回折効率でメインビームとなる０次回
折光Ｉ1（０）と、そのサイドビームとなる二つの±１次回折光Ｉ1（±１）とに回折し、
２波長レーザ光源１０から波長λ2のレーザ光が出射された場合は、第２の回折格子部６
により波長λ2のレーザ光を所定の回折効率でメインビームとなる０次回折光Ｉ2（０）と
、そのサイドビームとなる二つの±１次回折光Ｉ2（±１）とに回折するようにしている
。
【００１７】
図１２に示した従来の２波長対応回折格子１００は、凹部を空気により構成しているの
で屈折率が１であるために、波長λ1、λ2の０次回折効率と１次回折効率とが夫々所定の
値となるように回折格子のデューティ比を夫々調整し、例えばＣＤの波長光を３ビーム化
するために０次回折光と１次回折光との比率を１５：１に調整した場合は、デューティ比
が０．５の値から大きくずれて、第１及び第２の回折格子部５、６における光量損失が大
きくなってしまうという問題点があった。
【００１８】
これに対して、本実施形態の２波長対応回折格子１は、ガラス透明基板２の一方の表面
上に低屈折率材料３ａと高屈折率材料４ａとを交互に配置すると共に、前記高屈折率材料
４ａ上に形成した前記低屈折率材料３ａを、該高屈折率材料４ａに近接配置した低屈折率
材料３ａの屈折率よりも小さくするために感光して、感光層７ａを形成して第１の回折格
子部５を形成し、ガラス透明基板２の他方の表面上に低屈折率材料３ｂと高屈折率材料４
ｂとを交互に配置すると共に、前記高屈折率材料４ｂ上に形成した前記低屈折率材料３ｂ
を、該高屈折率材料４ｂに近接配置した低屈折率材料３ｂの屈折率よりも小さくするため
に感光して、感光層７ｂを形成して第２の回折格子部６を形成する。この際、第１の回折
格子部５は、ＤＶＤ用の波長λ1に対して回折効率が所定の値で、且つ、ＣＤ用のλ2に対
して低屈折率材料３ａと高屈折率材料４ａとの位相差が２πとなるよう低屈折率材料３ａ
と高屈折率材料４ａの格子深さを設定するようにした。また第２の回折格子部６は、ＣＤ
用の波長λ２に対して回折効率が所定の値で、且つ、波長λ１に対して低屈折率材料３ｂ
と高屈折率材料４ｂとの位相差が２πとなるよう低屈折率材料３ｂと高屈折率材料４ｂの
格子深さを設定した。このように構成することによって、複数の異なる波長の光を回折す
ることを可能とすると共に、光量損失も抑制することができた。
【００１９】
また、２波長対応回折格子１においては、低屈折率材料３として汎用的なアクリル系樹
脂、高屈折率材料４として誘電体であるＴｉＯ2またはＴａ2Ｏ5を使用することによって
、安価に製造することができる。
また、低屈折率材料３として吸湿性が小さい感光性ポリシラン樹脂（日本ペイント製グ
ラシア等）、高屈折率材料４として誘電体であるＴｉＯ2またはＴａ2Ｏ5を使用すること
によって、信頼性の高い回折格子を実現することができる。
更にまた、回折パターンを構成する感光性樹脂層として、感光することで屈折率を制御
できるアクリル樹脂、ポリシラン樹脂などを用いたので、これらの樹脂と前記透明基板２
の表面との接合力は十分に強いため、透明基板との密着力を確保するためのアンダーコー
ト層（ＰＥＴ層等）を形成する必要がなくなり、透明基板２上に直接感光性樹脂層を形成
することができる。また、感光性樹脂を塗布する方法はスピンナやローラを用いる方法が
設備費用も比較的安価に抑えられるため望ましい。
なお、感光性ポリシラン樹脂とは、ケイ素原子が一次元的に直接結合した高分子材料で
あり、紫外線露光した部分のみ屈折率が変化する現象光学特性を有している。
【００２０】
図３は本発明の第２の実施形態に係る２波長対応回折格子の構造を模式的に示した図で
ある。
この図３に示す２波長対応回折格子２０は、ガラス等の透明基材であるガラス透明基板
２と、低屈折率（第１の屈折率）を有する低屈折率材料（第１の屈折率材料）３と、低屈
折率材料３とは異なる屈折率で、且つ低屈折率材料３の屈折率より高い高屈折率（第２の
屈折率）を有する高屈折率材料（第２の屈折率材料）４とからなる。そして、ガラス透明
基板２の出射面側に低屈折率材料３と高屈折率材料４とを交互に配置することにより、ガ
ラス透明基板２の表面に断面形状が周期的な凹凸となる回折格子を形成するようにしてい
る。また高屈折率材料４上に形成した前記低屈折率材料３を、該高屈折率材料４に近接配
置した低屈折率材料３の屈折率よりも小さくするために感光して、感光層７を形成した。
そしてこの場合も、低屈折率材料３の幅Ｗ3と周期Ｐ3とのデューティ比Ｗ3／Ｐ3を０．
５の値に設定したうえで、所定の波長帯域における回折効率がほぼ一定となるように低屈
折率材料３と高屈折率材料４との格子深さ（厚さ）を適宜設定するようにした点に特徴が
ある。
【００２１】
図４は、２波長対応回折格子２０における波長と回折効率との関係を示した図である。
この図４に示すように２波長対応回折格子２０は、少なくともＤＶＤ用の波長λ1（６５
０ｎｍ）からＣＤ用の波長λ2（７８５ｎｍ）までの波長帯域における０次回折光Ｉ（０
）とその±１次回折光Ｉ（±１）の回折効率の値をほぼ同じにすることができる。
【００２２】
ここで、図５を参照しながら、低屈折率材料（感光性樹脂）３、感光後の低屈折率材料
（感光層）７と高屈折率材料４との格子深さと回折効率との関係を説明する。
図５は、２波長対応回折格子２０の回折格子部分を示した拡大断面図であり、この図５
に示すように、低屈折率材料３の屈折率をｎL、感光層７の屈折率をｎL’、高屈折率材料
４の屈折率をｎH、回折格子のピッチをＰ、低屈折率材料３部分の幅をＷ、低屈折率材料
３の格子深さをｄL、高屈折率材料４の格子深さをｄHとする。
回折格子のｍ次光の回折効率をηmとすると、回折効率ηmは、Ｐ、Ｗ、Γによって式（
１）のような関数によって示すことができる。
【００２３】
2007334975.tif 000003
【００２４】
位相変調量Γは波長により変化するため、異なる波長で回折効率ηmを同じ値にするた
めには、波長が変化しても位相変調量Γが変化しないように補償すれば良い。
ここで、位相変調量Γは式（２）のように示すことができる。
2007334975.tif 000004
【００２５】
また、格子材料の屈折率は波長分散を持つため、波長λ1での低屈折率材料３の屈折率
をｎL1、感光層７の屈折率をｎL1’、高屈折率材料４の屈折率をｎH1、波長λ2での低屈
折率材料３の屈折率をｎL2、感光層７の屈折率をｎL2’、高屈折率材料４の屈折率をｎH2
とすると、波長λ1における位相変調量をΓ1、及び波長λ2における位相変調量をΓ2は、
下記式（３）、（４）のように示すことができる。
【００２６】
2007334975.tif 000005
2007334975.tif 000006
【００２７】
そして、波長λ1及びλ2における回折効率を同じにするには、Γ1＝Γ2であれば良いか
ら、
2007334975.tif 000007
を満足するように各条件を設定すれば良い。
【００２８】
ここで、一例として、低屈折率材料３をポリシラン樹脂、感光層７を感光後のポリシラ
ン樹脂、高屈折率材料４をＴａ2Ｏ5、波長λ1を６６０ｎｍ、波長λ2を７８５ｎｍとする
と、各波長λ1及びλ2におけるＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5の屈折率は、
波長λ1（６６０ｎｍ）  ｎL1＝１．５９６、ｎL1’＝１．４９６、ｎH1＝２．１６４
波長λ2（７８５ｎｍ）  ｎL2＝１．５８７、ｎL2’＝１．４８７、ｎH2＝２．１４７
となる。
【００２９】
これらの値を上記した式（５）に代入すると、下記式（６）の結果が得られる。
2007334975.tif 000008
【００３０】
従って、この式（６）を満たすように低屈折率材料３の格子深さｄLと、高屈折率材料
４の格子深さｄHを設定すれば、ＤＶＤ用の波長λ1における０次回折光Ｉ（０）の回折効
率とＣＤ用の波長λ2における０次回折光Ｉ（０）の回折効率をほぼ同じに設定すること
ができる。なお、説明は省略するが、同様にＤＶＤ用の波長λ1における１次回折光Ｉ（
±１）の回折効率と、ＣＤ用の波長λ2における１次回折光Ｉ（±１）の回折効率もほぼ
同じに設定することができる。
【００３１】
ここで、回折光量比（０次回折光／１次回折光）＝１５．０に設定する場合を考えると
、波長λ1における位相変調量Γ1＝０．１２３とすれば良いので、式（３）よりｄH＝１
９２２ｎｍ、式（６）よりｄL＝１３６５０ｎｍが得られる。
図６は、低屈折率材料３の格子深さｄL＝１３６５０ｎｍ、高屈折率材料４の格子深さ
ｄH＝１９２２ｎｍに設定したときの波長と回折効率との関係をシミュレーションした結
果を示した図である。
この図６に示すシミュレーション結果からも、ＤＶＤ用の波長λ1からＣＤ用の波長λ2
における０次回折光Ｉ（０）及び１次回折光Ｉ（±１）の回折効率をほぼ同じに設定でき
ることが確認された。
【００３２】
このように構成される２波長対応回折格子２０においては、ガラス透明基板２の表面上
に交互に形成する低屈折率材料３と高屈折率材料４の格子深さを設定しているので、回折
格子部のデューティ比を０．５、若しくは０．５に近い値に設定することが可能になる。
これにより、複数の異なる波長λ1、λ2の光を回折することが可能で、且つ、光量損失を
抑制することができる。
【００３３】
また上記２波長対応回折格子２０においても、例えば低屈折率材料３として汎用的なア
クリル系樹脂や吸湿性が小さい感光性ポリシラン樹脂（日本ペイント製グラシア等）、高
屈折率材料４として同じく誘電体であるＴｉＯ2又はＴａ2Ｏ5を夫々用いるようにすると
、例えば、高い信頼性が要求される車載用の光ディスク装置の光ピックアップ装置に好適
な回折格子を実現することができる。
【００３４】
ここで、本実施形態に係る２波長対応回折格子１の製造方法について、図７を参照しつ
つ詳細に説明する。
まず、図７（ａ）に示すように透明ガラス基板２を用意し、図７（ｂ）に示すように透
明ガラス基板２の表面上に真空蒸着機やスパッタ成膜等の成膜装置を用いてＴａ2Ｏ5等の
高屈折率材料４を形成する。次に、図７（ｃ）に示すように高屈折率材料４の表面上にフ
ォトレジスト４１を塗布し、図７（ｄ）に示すように回折格子の仕様に基づいて所定の寸
法でパターニングされたマスク４２を用いてフォトレジスト４１を露光する。フォトレジ
スト４１を現像したのが図７（ｅ）に示す図である。そして、図７（ｆ）に示すようにフ
ォトレジストの感光部４１ａにより覆われていない領域の高屈折率材料４をエッチングに
より除去する。次に図７（ｇ）に示すように高屈折率材料４を形成したガラス透明基板２
全体に感光性ポリシラン樹脂の低屈折率材料３を塗布した後、図７（ｈ）に示すように低
屈折率材料３を高屈折率材料４の成膜位置と対応する位置に開口部４３ａが形成されたフ
ォトマスク４３によりマスキングした後、図７（ｉ）に示すように上方から紫外線を照射
することにより、低屈折率材料３のうち、紫外線により露光された部分の屈折率だけを変
化させて感光層７を形成する。以上の工程を前記透明基板２の裏面にも施すことによって
、前記透明基板２の両主面に夫々回折格子部を形成して本実施形態の構造の２波長対応回
折格子１を製造することができる。
高屈折率材料４上の感光性ポリシラン樹脂をフォトリソグラフィ技法とエッチング技法
とを用いて、取り除くことによって空気層を形成するようにしても良いが、空気の屈折率
（＝１）とほぼ同程度となるように感光性ポリシランを紫外線照射により感光させること
によって屈折率を変化させた方が煩雑性がないので低コストで２波長対応回折格子１を製
造することができる。
なお、本実施形態では、低屈折率材料３として感光性ポリシラン樹脂を例に挙げて説明
したが、感光性ポリシラン樹脂の代わりにアクリル樹脂を用いても同様に作製することが
可能である。
【００３５】
また、本実施形態の２波長対応回折格子の製造方法においては、低屈折率材料３の上面
をフォトマスク４３によりマスキングを施した後、光学特性であるフォトブリーチング現
象、即ち、紫外線露光した部分のみ屈折率が変化する現象を利用して、高屈折率材料４上
の低屈折率材料３の屈折率だけを変化させて感光層７を形成するようにしている。このよ
うにすれば、高屈折率材料４と感光層７との位置合わせを精度良く行うことができるため
、位置ずれによる損失を最小限に抑えることができるという利点がある。
【００３６】
図８は上記した本実施形態の２波長対応回折格子１、２０を備えた光ピックアップ装置
の構成を示した図である。
この図８に示す光ピックアップ装置は、２波長レーザ光源１０から出射された光が２波
長対応回折格子１（２０）において０次回折光と±１次回折光に回折される。２波長対応
回折格子１（２０）において回折された０次回折光と±１次回折光はビームスプリッタ２
１を透過し、コリメートレンズ２２により平行光にされた後、対物レンズ２３により光デ
ィスク３０の情報記録面上に集光される。そして、光ディスク３０で反射された光が再び
対物レンズ２３、及びコリメートレンズ２２を透過し、ビームスプリッタ２１により反射
されて光検出器２４の受光面において受光されることになる。
このように本実施形態の２波長対応回折格子１（２０）を用いて光ピックアップ装置を
構成すれば、レーザ光源として２波長レーザ光源１０を使用した場合でも、ＣＤやＤＶＤ
等の異なる種類の光ディスクに対して情報の記録又は／及び再生を確実に行うことが可能
になる。
【００３７】
図９は本発明の第３の実施形態に係る２波長対応回折格子の構造を模式的に示した図で
ある。なお、図１と同一部位には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
この図９（ａ）（ｂ）に示す２波長対応回折格子３０は、透明基板２ａの一方の表面に
第１の回折格子部５を形成すると共に、透明基板２ｂの一方の表面に第２の回折格子部６
を形成する。そして、これら透明基板２ａ、２ｂの回折格子部が形成されていない他方の
主面同士を、偏光フィルム８を挟んで光学接着剤により貼り合わせて構成するようにして
いる。偏光フィルム８は、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ（polyvinyl alcohol）
）により構成され、出射面側からの戻り光を偏光して入射面側に戻るのを防止するように
している。このように構成すれば、偏光手段により戻り光が入射面側に入射されるのを防
止できるので、戻り光が入射光と干渉するのを防止することができる。
【００３８】
図１０は本発明の第４の実施形態に係る２波長対応回折格子の構造例を示した図であり
、（ａ）（ｃ）は夫々断面図、（ｂ）は上面図である。なお、図１と同一部位には同一符
号を付して詳細な説明は省略する。
この図１０（ａ）（ｂ）に示す２波長対応回折格子４０は、透明基板２ａの一方の主面
上に第１の回折格子部５を形成すると共に、透明基板２ｂの一方側の主面上に第２の回折
格子部６を形成する。そして透明基板２ａと透明基板２ｂとの夫々回折格子が形成されて
いない他方の主面同士を、偏光フィルム８を介して貼り合わせるようにしている。このと
き、透明基板２ａ、２ｂと偏光フィルム８とは、図１０（ｂ）に示すように回折格子の光
学領域外となる外周部分だけを光学接着剤４１により接着して固定し、回折格子の光学領
域部分については光学接着剤を塗布することなく、回折格子部５、６と偏光フィルム８と
の間にギャップ（隙間）を設けるようにしている。このように構成すると、回折格子の光
学領域に光学接着剤４１を塗布する必要がないので、光学接着剤４１の厚みムラにより光
学特性が劣化するといったことを防止することができる。
また図１０（ｃ）に示す２波長対応回折格子５０は、透明基板２ａ、２ｂの夫々回折格
子が形成されている主面同士を、偏光フィルム８を介して貼り合わせるようにしている。
そして、この場合も回折格子の光学領域外となる外周部分だけを光学接着剤４１により接
着して固定し、回折格子の光学領域部分については回折格子部５、６と偏光フィルム８と
の間にギャップ（隙間）を設けるようにしている。このように構成した場合も、光学接着
剤４１の厚みムラにより光学特性が劣化するといったことを防止することができる。
【００３９】
図１１は本発明の第５の実施形態に係る２波長対応回折格子の構造を模式的に示した図
である。なお、図３と同一部位には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
この図１１に示す２波長対応回折格子６０は、前記図３に示した構造の２波長対応回折
格子において、戻り光が入射面側に入射されるのを防止するために透明基板２の入射面側
に偏光フィルム８を光学接着剤により貼り合わせて構成するようにしたものである。この
ように構成すれば、偏光手段により戻り光が入射面側に入射されるのを防止できるので、
戻り光が入射光と干渉するのを防止することができる。なお、本実施の形態では、本発明
に係る偏光手段を有する回折格子の実施例として、樹脂製の偏光手段（偏光フィルム）を
用いて説明したが、これに限らず無機偏光板等の偏光板も適用できることは言うまでもな
い。
【００４０】
なお、本実施の形態では、本発明の回折格子の一例として、異なる２つの波長に対応し
た２波長対応回折格子を例に挙げて説明したが、これはあくまでも一例であり、ガラス透
明基板２の表面上に形成する低屈折率材料３と高屈折率材料４との格子深さを変えること
によって、例えばＢｌｕ−ｒａｙ ＤｉｓｃやＨＤ  ＤＶＤ等に用いられる青紫色レーザ
（４０５ｎｍ）を含む波長帯域において、波長依存性の小さい回折格子を実現することが
可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る２波長対応回折格子の構造を模式的に示した図。
【図２】回折格子部のデューティ比と回折効率との関係を示した図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る２波長対応回折格子の構造を模式的に示した図。
【図４】図３に示した２波長対応回折格子における波長と回折効率との関係を示した図。
【図５】図３に示した２波長対応回折格子の回折格子部を拡大して示した図。
【図６】シミュレーション結果を示した図。
【図７】本実施形態の２波長対応回折格子の製造方法を示した図。
【図８】本実施形態の２波長対応回折格子を備えた光ピックアップ装置の構成を示した図。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る２波長対応回折格子の構造を模式的に示した図。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る２波長対応回折格子の構造例を示した図。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る２波長対応回折格子の構造を模式的に示した図。
【図１２】従来の２波長対応回折格子の構造を模式的に示した図。
【符号の説明】
【００４２】
１、２０…２波長対応回折格子、２…ガラス透明基板、３、３ａ、３ｂ…低屈折率材料
、４、４ａ、４ｂ…高屈折率材料、５…第１の回折格子部、６…第２の回折格子部、７…
感光層、１０…半導体レーザ、２１…ビームスプリッタ、２２…コリメートレンズ、２３
…対物レンズ、２４…光検出器、３０…光ディスク、４１…フォトレジスト、４２、４３
…マスク
【図１】
2007334975.tif 000009
【図２】
2007334975.tif 000010
【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】
2007334975.tif 000017
【図１０】
2007334975.tif 000018
【図１１】
2007334975.tif 000019
【図１２】
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