(57)【要約】【課題】戻り光が光源側に入射されるのを防止できる回折格子を提供する。【解決手段】透明基板２ａの一方の表面上に、低屈折率材料３ａと、この低屈折率材料３ａとは異なる高屈折率の高屈折率材料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、透明基板２ｂの他方側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を形成すると共に、透明基板２ａと透明基板２ｂとの貼り合わせ面に、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）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偏光フィルム７を設けるようにした。【選択図】図１
2007317326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる波長のうち、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、
第１及び第２の透明基材と、
前記第１及び第２の透明基材の表面上に夫々形成され、第１の屈折率を有する第１の屈
折率材料と該第１の屈折率材料とは異なる第２の屈折率を有する第２の屈折率材料とを交
互に配置した第１及び第２の回折格子部と、
前記第１の透明基材と前記第２の透明基材との間に設けられ、光源側への戻り光を偏光
する偏光手段と、
を備えたことを特徴とする回折格子。
【請求項２】
複数の異なる波長のうち、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、
前記透明基材の一方面上に設けられ、前記第１の屈折率を有する第１の屈折率材料と前
記第１の屈折率材料とは異なる第２の屈折率を有する第２の屈折率材料とを前記透明基材
の一方面上に交互に配置して形成される回折格子部と、
前記透明基材の他方面上に設けられ、光源側への戻り光を偏光する偏光手段と、
を備えたことを特徴とする回折格子。
【請求項３】
透明基材と、
第１の屈折率を有する第１の屈折率材料と、
前記第１の屈折率材料とは異なる第２の屈折率を有する第２の屈折率材料と、を備え、
所定の波長帯域における回折効率がほぼ一定となる厚みに夫々設定した前記第１の屈折
率材料と前記第２の屈折率材料とを前記透明基材の一方の主面上に交互に配置し、前記透
明基材の他方の主面上に偏光手段を積層したことを特徴とする回折格子。
【請求項４】
複数の異なる波長のうち、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の屈折率材料と該第１の屈折率材料とは異なる第２の屈折率
を有する第２の屈折率材料とを前記透明基材の一方の主面上に交互に配置した回折格子部
と、を備え、
前記回折格子部は、前記第１及び第２の波長を含む波長帯域に対して回折効率が所定の
値となるように、前記第１の屈折率材料の幅寸法と回折格子部の周期との比を０．５以外
の値に設定すると共に、前記第１及び第２の屈折率材料の格子深さを夫々設定し、前記透
明基材の他方の主面上に偏光手段を積層したことを特徴とする回折格子。
【請求項５】
前記第１の屈折率材料をＳｉＯ2、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乃至請求項４の何れか１項に記載の回折格子。
【請求項６】
前記第１の屈折率材料を紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂、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乃至請求項４の何れか
１項に記載の回折格子。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の回折格子を備えたことを特徴とする光ピッ
クアップ装置。
【請求項８】
透明基材の表面上に第１の屈折率を有する第１の屈折率材料を形成する工程と、
前記第１の屈折率材料の表面上に感光樹脂を塗布する工程と、
前記感光性樹脂を選択的に露光する工程と、
前記感光性樹脂を現像する工程と、
前記感光性樹脂により覆われていない領域の前記第１の屈折率材料をエッチングする工
程と、
前記透明基材の表面上に前記第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
屈折率材料を形成する工程と、
前記感光性樹脂を剥離する工程と、
前記第１の屈折率材料と前記第２の屈折率材料とを交互に形成した回折格子を、偏光フ
ィルムを介して貼り合わせる工程と、
からなることを特徴とする回折格子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の異なる波長の光を回折可能な回折格子、及びそのような回折格子を備
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】
近年、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）といった異なる種類
の光記憶媒体（以下、光ディスクと称す）から情報を再生したり、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に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ＤＶＤ
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（７８
５ｎｍ）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。
【０００３】
しかしながら、従来の回折格子は、２波長レーザ光源から出射される２つの異なる波長
のレーザ光を夫々回折して３ビーム化することができないという問題点があった。
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１５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示した図で
ある。なお、図１５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１５（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とからなり均一の屈折率を有する回折格子
１０２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
１０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）とに回折し、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１５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】
しかしながら、上記したような従来の２波長対応回折格子１００を光ディスクの光ピッ
クアップ装置に適用すると、光ディスクからの戻り光の一部が２波長対応回折格子１００
を介して光源側に入射してしまうことにより、光源から出射されるレーザ光と干渉してし
まうので、光源から出射される出射光の光強度にバラツキが発生するという問題点があっ
た。
本発明は上記したような問題点を鑑みてなされたものであり、光ディスクからの戻り光
が光源側に入射されるのを防止できる回折格子と、そのような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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、複数の異なる波長のうち、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、第１及び第２の透明基材と、第１及び第２の透明基材
の表面上に夫々形成され、第１の屈折率を有する第１の屈折率材料と第１の屈折率材料と
は異なる第２の屈折率を有する第２の屈折率材料とを交互に配置した第１及び第２の回折
格子部と、第１の透明基材と第２の透明基材との間に設けられ、光源側への戻り光を偏光
する偏光手段と、を備えた。このような本発明によれば、偏光手段により戻り光が光源側
に入射されるのを防止できるので、光源から出射される出射光と干渉して、出射光の光強
度にバラツキが生じるのを防止することができる。
【０００８】
また、本発明は、複数の異なる波長のうち、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、透明基材の一方面上に設けられ、第１の屈折率を有する第１
の屈折率材料と第１の屈折率材料とは異なる第２の屈折率を有する第２の屈折率材料とを
透明基材の一方面上に交互に配置して形成される回折格子部と、透明基材の他方面上に設
けられ、光源側への戻り光を偏光する偏光手段とを備えるようにした。このような本発明
によれば、偏光手段により戻り光が光源側に入射されるのを防止できるので、光源から出
射される出射光と干渉して、出射光の光強度にバラツキが生じるのを防止することができ
る。
【０００９】
また本発明の回折格子は、透明基材と、第１の屈折率を有する第１の屈折率材料と、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の屈折率材料と、を備え、所定の波
長帯域における回折効率がほぼ一定となる厚みに夫々設定した第１の屈折率材料と第２の
屈折率材料とを透明基材の一方の主面上に交互に配置し、透明基材の他方の主面上に偏光
手段を積層した。このような本発明によれば、偏光手段により戻り光が光源側に入射され
るのを防止できるので、光源から出射される出射光と干渉して、出射光の光強度にバラツ
キが生じるのを防止することができる。
【００１０】
また本発明の回折格子は、複数の異なる波長のうち、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の屈折率材料と第１の屈
折率材料とは異なる第２の屈折率を有する第２の屈折率材料とを透明基材の一方の主面上
に交互に配置した回折格子部と、を備え、回折格子部は、第１及び第２の波長を含む波長
帯域に対して回折効率が所定の値となるように、第１の屈折率材料の幅寸法と回折格子部
の周期との比を０．５以外の値に設定すると共に、第１及び第２の屈折率材料の格子深さ
を夫々設定し、透明基材の他方の主面上に偏光手段を積層した。このような本発明によれ
ば、偏光手段により戻り光が光源側に入射されるのを防止できるので、光源から出射され
る出射光と干渉して、出射光の光強度にバラツキが生じるのを防止することができる。
【００１１】
また本発明の回折格子は、第１の屈折率材料をＳｉＯ2、第２の屈折率材料を誘電体で
あるＴｉＯ2またはＴａ2Ｏ5とした。このように第１の屈折率材料をＳｉＯ2、第２の屈折
率材料をＴｉＯ2またはＴａ2Ｏ5のように、夫々の材料として誘電体を用いると、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。
【００１２】
また本発明の回折格子は、第１の屈折率材料を紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂、第２の
屈折率材料を誘電体であるＴｉＯ2またはＴａ2Ｏ5とした。このように第１の屈折率材料
として樹脂材料、第２の屈折率材料として誘電体を用いると回折格子のコストダウンを図
ることができる。特に、このような構成の２波長対応回折格子は、使用条件が穏やかで、
且つ、低価格化が求められる家庭用の光ディスク装置の光ピックアップに好適である。
【００１３】
また本発明の光ピックアップ装置は、本発明の回折格子を備えたことで、偏光手段によ
り光記録媒体からの戻り光が光源側に入射されるのを防止できるので、光源から出射され
る出射光と干渉して光強度にバラツキが生じるのを防止することができる。
【００１４】
また本発明の回折格子の製造方法は、透明基材の表面上に第１の屈折率を有する第１の
屈折率材料を形成する工程と、第１の屈折率材料の表面上に感光樹脂を塗布する工程と、
感光性樹脂を選択的に露光する工程と、感光性樹脂を現像する工程と、感光性樹脂により
覆われていない領域の前記第１の屈折率材料をエッチングする工程と、透明基材の表面上
に第１の屈折率材料とは異なる第２の屈折率を有する第２の屈折率材料を形成する工程と
、感光性樹脂を剥離する工程と、第１の屈折率材料と第２の屈折率材料とを交互に形成し
た回折格子を、偏光フィルムを介して貼り合わ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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
これまで本願発明者らは、複数の異なる波長に対応する回折格子の開発過程において、
回折効率や光量損失等の観点からシミュレーションや実験等を繰り返し行った結果、以下
のような構造群の回折格子を開発してきた。
そこで、先ず図８乃至図１２を用いて本願発明者が開発した回折格子について説明して
おく。
図８は本願発明者が開発した２波長対応回折格子の構造を示した図である。
この図８に示す２波長対応回折格子５１は、ガラス等の透明基材である透明ガラス基板
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。
そして、図８に示す２波長対応回折格子５１においては、凸部状に形成されている低屈
折率材料３の幅Ｗと周期Ｐとの比Ｗ／Ｐを０．５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。
【００１６】
図９は、図８に示した２波長対応回折格子５１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９に示すように、図８に示した２波長対応回折格子５１は、少なくと
もＤＶＤ用の波長λ1（６５０ｎｍ）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。これにより、ＤＶＤ用の波長λ1とＣＤ用の波長λ2を含む波長帯域に
おける波長依存性を小さくできるので、２波長レーザ光源１０の温度ドリフトによってレ
ーザ光の波長が変化した場合でも回折効率の変動を防止することができる。
【００１７】
図１０（ａ）（ｂ）に示す２波長対応回折格子６１は、ガラス等の透明基材からなる透
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
形成するようにしている。
【００１８】
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０．５以外の値に設定すると共に、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２
πとなるように低屈折率材料３ａと高屈折率材料４ａの格子深さを夫々設定することによ
り構成している。
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０．５以外
の値に設定すると共に、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となるように低屈折率材料３ｂと高屈折率材料４ｂの格子深さを夫々設定するこ
とにより構成している。
【００１９】
図１１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、（ｂ）は１次回折効率を夫々示した図である。
図１１（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１１（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。
【００２０】
そこで、図１０に示した２波長対応回折格子６１においては、第１及び第２の回折格子
部５、６における夫々の波長λ1、λ2の０次回折効率と１次回折効率が夫々所定の値とな
るように第１及び第２の回折格子部５、６のデューティ比を０．５以外の値に調整するよ
うにしている。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。
【００２１】
図１２に示す２波長対応回折格子７１は、ガラス等からなる透明基材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、透明基材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、透明基材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。そしてこの場合も、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の幅Ｗ3と周期Ｐ3との
デューティ比Ｗ3／Ｐ3を０．５以外の値に設定すると共に、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。
【００２２】
図１２に示す２波長対応回折格子７１の波長と回折効率との関係は、図９に示したよう
に少なくともＤＶＤ用の波長λ1（６５０ｎｍ）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。
【００２３】
そして本願発明者は、前述の図８、図１０、図１２の回折格子の構造群をベースとして
、光ディスクからの戻り光が光源側に入射されるのを防止できる機能を有した回折格子に
ついて以下のような構造を開発した。
【００２４】
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示した図である。
この図１に示す２波長対応回折格子１は、ガラス等の透明基材からなる透明基板２と、
低屈折率材料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より高屈折
率とされる高屈折率材料４、偏光フィルム７とを備えて構成される。偏光フィルム７は、
透明基板２の入射面側に設けられている。また透明基板２の出射面側には低屈折率材料３
と高屈折率材料４とを交互に配置して、断面形状が周期的な凹凸となる回折格子が設けら
れている。偏光フィルム７は、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ（PolyVinyl Alcoho
l））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。
そして、この場合の回折格子は、低屈折率材料３の幅Ｗ3と周期Ｐ3とのデューティ比Ｗ
3／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
ている。
なお、この場合も、２波長対応回折格子１における波長と回折効率との関係は図９に示
すようになる。即ち、２波長対応回折格子１は、少なくともＤＶＤ用の波長λ1（６５０
ｎｍ）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。
【００２５】
ここで、図２を参照しながら、低屈折率材料３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２は、２波長対応回折格子１の回折格子部分を示した拡大断面図である。
この図２に示すように、低屈折率材料３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ｄ
L、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。
2007317326.tif 000003
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。
【００２６】
ここで、位相変調量Γは式（２）のように示すことができる。
2007317326.tif 000004
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、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、
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λ
2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。
2007317326.tif 000005
2007317326.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、
2007317326.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ＳｉＯ2、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、Ｔａ
2Ｏ5の屈折率は、
波長λ1（６６０ｎｍ）  ＳｉＯ2＝１．４７０、Ｔａ2Ｏ5＝２．１６４
波長λ2（７８５ｎｍ）  ＳｉＯ2＝１．４６７、Ｔａ2Ｏ5＝２．１４７
となる。
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。
2007317326.tif 000008
【００２９】
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。
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
４３０ｎｍ、式（６）よりｄL＝３７１８ｎｍが得られる。
【００３０】
図３は、低屈折率材料３の格子深さｄL＝３７１８ｎｍ、高屈折率材料４の格子深さｄH
＝１４３０ｎｍ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３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。
【００３１】
従って、図１のように構成される２波長対応回折格子１を図７に示したような光ピック
アップ装置に適用した場合も、２波長対応回折格子１に設けた偏光フィルム７により光デ
ィスク２５からの戻り光が２波長レーザ光源１０側に入射されるの防ぐことができるので
、光ディスク２５からの戻り光が２波長レーザ光源１０から出射される出射光と干渉して
光強度にバラツキが生じるのを防止することができる。
【００３２】
図４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示した図であり、こ
の図４に示す２波長対応回折格子１１は、低屈折率材料３の幅Ｗ3と周期Ｐ4とのデューテ
ィ比Ｗ4／Ｐ4を０．５以外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
るようにした点が上記図１に示した２波長対応回折格子１とは異なる。
図４のように構成される２波長対応回折格子１１を図７に示したような光ピックアップ
装置に適用した場合も、２波長対応回折格子１１に設けた偏光フィルム７により光ディス
ク２５からの戻り光が２波長レーザ光源１０側に入射されるのを防ぐことができるので、
光ディスク２５からの戻り光が２波長レーザ光源１０から出射される出射光と干渉して光
強度にバラツキが生じるのを防止することができる。
【００３３】
また上記した２波長対応回折格子１、１１においても、例えば低屈折率材料３として誘
電体であるＳｉＯ2、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
々用いて構成すると、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とすることができる。
また、低屈折率材料３を紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂、高屈折率材料４をＴｉＯ2ま
たはＴａ2Ｏ5等の誘電体材料により構成すると、低屈折率材料３に樹脂材料を用いること
ができるので、２波長対応回折格子１、１１のコストダウンを図ることができる。特に、
このような２波長対応回折格子１、１１は、使用条件が穏やかで、且つ、低価格化が求め
られる家庭用の光ディスク装置の光ピックアップに好適なものとなる。
【００３４】
図５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示した図である。
なお、図５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。
【００３５】
この図５（ａ）（ｂ）に示す２波長対応回折格子２０は、ガラス等の透明基材からなる
透明基板２ａの一方の主面上に、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、透明基板２ｂの一方側の主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を形成する。そして、前記第１の回折格子部５が形成された前記透明
基板２ａと前記第２の回折格子部６が形成された前記透明基板２ｂとを、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７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。
【００３６】
図５（ａ）（ｂ）のように構成される２波長対応回折格子２０においては、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０．５以外の値に設定すると共に、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となるように低屈折率
材料３ａと高屈折率材料４ａの格子深さを夫々設定することにより構成している。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０．５以外の値に設
定すると共に、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
となるように低屈折率材料３ｂと高屈折率材料４ｂの格子深さを夫々設定することにより
構成している。
【００３７】
なお、この場合も、回折格子部のデューティ比と回折効率との関係は、図１１（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１１（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。
【００３８】
そこで、図５（ａ）（ｂ）に示す２波長対応回折格子２０においては、第１及び第２の
回折格子部５、６における夫々の波長λ1、λ2の０次回折効率と１次回折効率が夫々所定
の値となるように第１及び第２の回折格子部５、６のデューティ比を０．５以外の値に調
整するようにしている。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。
【００３９】
図１５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た
め屈折率は１となり、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３ビーム化するために０次回折光
と１次回折光の比率を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、回折格子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。
これに対して、図５（ａ）（ｂ）に示す２波長対応回折格子２０においては、透明基板
２の両側の表面上に夫々低屈折率材料３ａ、３ｂと高屈折率材料４ａ、４ｂとを交互に配
置して第１及び第２の回折格子部５、６を形成することによって、低屈折率材料３ａ、３
ｂ及び高屈折率材料４ａ、４ｂを任意に選択することが可能となった。
従って、低屈折率材料３ａ、３ｂ及び高屈折率材料４ａ、４ｂを適宜選択することで、
第１及び第２の回折格子部５、６のデューティ比を０．５以外の値に調整した場合におい
ても、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することができるという
利点がある。
【００４０】
図６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５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６（ａ）（ｂ）に示す２波長対応回折格子３０は、透明基板２ａの一方の主面上
に低屈折率材料３ａと高屈折率材料４ａとを交互に配置した第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低屈折率材料３ｂと高屈折率材料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７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７とは、図６（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４２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７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４２を塗布する必要がないので、光学接着剤４
２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。
【００４１】
また図６（ｃ）に示す２波長対応回折格子４０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７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４２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７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
４２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。
なお、回折格子部５、６と偏光フィルム７との間に確実にギャップ（隙間）を設けるた
めに、回折格子部５、６と偏光フィルム７との間の光学領域外の外周縁にスペーサを設け
て回折格子部や偏光板といった各素子を積層するようにしても良い。
【００４２】
以下、図１、図４、図５に示した本実施形態に係る２波長対応回折格子の製造方法につ
いて、図１３を参照しつつ詳細に説明する。
まず、図１３（ａ）に示すように透明ガラス基板２を用意し、図１３（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ＳｉＯ2
３を形成する。次に、図１３（ｃ）に示すように前記ＳｉＯ2３の表面上にフォトレジス
ト３１を塗布し、図１３（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３２を用いてフォトレジスト３１を露光し、このフォトレジスト３
１を現像したのが図１３（ｅ）に示す図である。そして、図１３（ｆ）に示すようにフォ
トレジストの感光部３１ａにより覆われていない領域の前記ＳｉＯ2３をエッチングによ
り除去する。次に、図１３（ｇ）に示すように透明ガラス基板２及びフォトレジスト３１
ａ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Ｔａ2Ｏ5４を形成する。そ
して、図１３（ｈ）に示すように剥離液を用いて、フォトレジスト３１ａを剥離して２波
長対応回折格子１が完成する。
【００４３】
また本実施形態の２波長対応回折格子は、低屈折率材料３を紫外線硬化樹脂又は熱硬化
樹脂、高屈折率材料４をＴｉＯ2またはＴａ2Ｏ5としてもよい。このように低屈折率材料
３として樹脂材料を用いると、２波長対応回折格子１のコストダウンを図ることができる
。特に、このような構成の２波長対応回折格子は、使用条件が穏やかで、且つ低価格化が
求められる家庭用の光ディスク装置の光ピックアップに好適とされる。
【００４４】
以下に、低屈折率材料３に紫外線硬化樹脂を用いた場合の２波長対応回折格子の製造方
法について、図１４を参照しつつ詳細に説明する。
まず、図１４（ａ）に示すように透明ガラス基板２を用意し、図１４（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
３４を形成する。次に、図１４（ｃ）に示すように前記Ｔａ2Ｏ5３４の表面上にフォトレ
ジスト３１を塗布し、図１４（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３２を用いてフォトレジスト３１を露光し、このフォトレジス
ト３１を現像したのが図１４（ｅ）に示す図である。そして、図１４（ｆ）に示すように
フォトレジストの感光部３１ａにより覆われていない領域の前記Ｔａ2Ｏ5３４をエッチン
グにより除去し、図１４（ｇ）に示すようにフォトレジスト感光部３１ａを剥離する。次
に、図１４（ｈ）に示すように透明ガラス基板２及びＴａ2Ｏ5３４の表面上に紫外線硬化
樹脂３３を塗布する。そして、図１４（ｊ）に示すように、前記透明ガラス基板２の表面
２ａとは反対側の主表面２ｂから紫外線を照射して紫外線硬化樹脂３３を露光する。ここ
で、前記紫外線硬化樹脂のＴａ2Ｏ5３４により遮蔽されていない領域は感光して硬化する
こととなる。次に、図１４（ｋ）に示すように剥離液を用いて、感光していない（硬化し
ていない）領域の紫外線硬化樹脂３３ｂを剥離すれば２波長対応回折格子が完成する。
尚、図１４の回折格子は、２つの回折格子を夫々製造して、回折格子部が形成されてい
ないガラス基板の裏面同士を、偏光フィルムを介して光学接着剤を用いて貼り合わせるこ
とにより完成する。
【００４５】
なお、本実施形態の２波長対応回折格子１、１１、２０は、フォトリソグラフィ法を用
いてドライエッチング又はリフトオフにより格子を作製しても良いし、或いはナノインプ
リント技術と呼ばれるナノオーダーのパターンを有する金型を利用して格子を作製するよ
うにしても良い。ナノインプリント技術を利用して格子パターンを作製する場合は、上記
したフォトリソグラフィ法に比べて安価に格子を製造することが可能になる。但し、ナノ
インプリント技術を使用する場合は、格子材料に樹脂を用いる必要があるため、低屈折率
材料３に紫外線硬化樹脂又は熱効果樹脂を用いることが好ましい。
【００４６】
また、本実施形態では、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、主に
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。
【００４７】
図７は上記した本実施形態の２波長対応回折格子１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７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２１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２５の情報
記録面上に集光される。そして、光ディスク２５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２
４の受光面において受光されることになる。この場合、光ディスク２５において反射され
た反射光の大部分はビームスプリッタ２１により反射されて光検出器２４において受光さ
れることになるが、光ディスク２５からの戻り光の一部は偏光ビームスプリッタ２１を透
過して光源側に入射される。
【００４８】
前述の通り従来は、このような光ディスクからの戻り光の一部が、光源から出射される
レーザ光と干渉してしまうので、光源から出射される出射光の光強度にバラツキが発生す
るという問題点があった。これに対して、本実施形態の２波長対応回折格子１では、偏光
フィルム７により光ディスク２５からの戻り光を吸収して２波長レーザ光源１０側に入射
されないようにしているので、戻り光が２波長レーザ光源１０から出射される出射光と干
渉して光強度にバラツキが生じるのを防止することができる。
【００４９】
なお、本実施形態の２波長対応回折格子を用いて光ピックアップ装置を構成するにあた
っては、低屈折率材料３を屈折率波長分散が小さい材料、高屈折率材料４を屈折率波長分
散が大きい材料を夫々用いるようにする。具体的には、例えば低屈折率材料３として誘電
体であるＳｉＯ2、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。このように低屈折率材料３をＳｉＯ2、高屈折率材料をＴｉＯ2または
Ｔａ2Ｏ5等の誘電体材料に構成すると、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とすることができる。
また、低屈折率材料３を紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂、高屈折率材料４をＴｉＯ2ま
たはＴａ2Ｏ5等の誘電体材料により構成すると、低屈折率材料３に樹脂材料を用いること
ができるので、２波長対応回折格子のコストダウンを図ることができる。特に、このよう
な２波長対応回折格子は、使用条件が穏やかで、且つ、低価格化が求められる家庭用の光
ディスク装置の光ピックアップに好適なものとなる。
【００５０】
また、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、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（４０５
ｎｍ）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】
【００５１】
【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示した図。
【図２】図１に示した波長対応回折格子の回折格子部を拡大して示した図。
【図３】シミュレーション結果を示した図。
【図４】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示した図。
【図５】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示した図。
【図６】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を示した図。
【図７】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８】本願発明者が開発した２波長対応回折格子の構造を示した図。
【図９】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１０】本願発明者が開発した２波長対応回折格子の構造を示した図。
【図１１】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。
【図１２】本願発明者が開発した２波長対応回折格子の構造を示した図。
【図１３】２波長対応回折格子の製造方法を示した図。
【図１４】２波長対応回折格子の製造方法を示した図。
【図１５】従来の２波長対応回折格子の構造を示した図。
【符号の説明】
【００５２】
１、１１、２０、３０、４０…２波長対応回折格子、２、２ａ、２ｂ…透明基板、３、
３ａ、３ｂ…低屈折率材料、４、４ａ、４ｂ…高屈折率材料、５、６…回折格子部、７…
偏光フィルム、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、２５…光ディスク、４１…偏光板、４２…光学接
着剤
【図１】
2007317326.tif 000009
【図２】
2007317326.tif 000010
【図３】
2007317326.tif 000011
【図４】
2007317326.tif 000012
【図５】
2007317326.tif 000013
【図６】
2007317326.tif 000014
【図７】
2007317326.tif 000015
【図８】
2007317326.tif 000016
【図９】
2007317326.tif 000017
【図１０】
2007317326.tif 000018
【図１１】
2007317326.tif 000019
【図１２】
2007317326.tif 000020
【図１３】
2007317326.tif 000021
【図１４】
2007317326.tif 000022
【図１５】
2007317326.tif 000023