(57)【要約】【課題】光源への戻り光の入射を減らし、入射光量を最小にする機能を併有し、効率的で低アスペクト比の光学素子を得る。【解決手段】ＤＶＤ用光源１１、ＣＤ用光源１２からＳ偏光の光が偏光フィルタ１に入射する。偏光フィルタ１ではＳ偏光は不感帯透過し、Ｐ偏光は回折するため、偏光フィルタ１を素通りした光は、回折素子２で回折され３ビームとなり、偏光ビームスプリッタ３で反射し、コリメートレンズ４を経て１／４波長板５で円偏光に変換後、対物レンズ６に入射し光記録媒体７に集光する。光記録媒体７から反射の３ビームは、対物レンズ６に入射、１／４波長板５でＰ偏光の直線偏光に変換。Ｐ偏光の光の多くは偏光ビームスプリッタ３を透過し、検出レンズ８を経て受光素子９に入射するが、わずかな光が戻り光として光源側に向かい、回折素子２で３ビームに分光、偏光フィルタ１でＰ偏光のため回折されるため、光源への入射を減らし光学特性を安定化する。【選択図】図１
2009223938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用波長の異なる第１光記録媒体と第２光記録媒体に情報の記録もしくは再生もしくは消去を行うために用いられる光ピックアップにおいて、
波長λ１の光を出射する第１光源と、
波長λ２（＞λ１）の光を出射する第２光源と、
前記第１光源からの出射光と、前記第２光源からの出射光を光記録媒体のアクセス対象の記録面に集光させる集光手段と、
前記集光手段と前記第１，第２光源の間の光路上に配置され、前記集光手段を介した戻り光を分岐する分岐光学素子と、
前記分岐光学素子で分岐された戻り光を所定の受光位置で受光する受光手段と、
前記第１，第２光源と前記分岐光学素子の間の光路上に配置された偏光光学素子とを備え、
前記第１光源からの出射光の偏光方向が、前記第２光源からの出射光の偏光方向と同一の方向となるように配置されてなり、
前記偏光光学素子は、波長λ２以上の周期をもち、１周期が、波長λ１以下の周期をもつ２種類のサブ波長凹凸構造が隣り合わせに直交するように形成されてなり、前記２種類のサブ波長凹凸構造の有効屈折率が、前記第１，第２光源からの出射光の偏光方向に対しては、同一となり、かつ前記第１，第２光源からの出射光の偏光方向とは直交する偏光方向に対しては、位相差がπとなるように前記２種類のサブ波長凹凸構造のフィリングファクタおよび溝深さが決定されることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
前記第１，第２光源からの出射光を略同一方向に揃えて出射するように、１つのパッケージに収められてなることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ。
【請求項３】
使用波長の異なる第１光記録媒体と第２光記録媒体に情報の記録もしくは再生もしくは消去を行うために用いられる光ピックアップにおいて、
波長λの光を出射する光源と、
前記光源からの出射光を光記録媒体のアクセス対象の記録面に集光させる集光手段と、
前記集光手段と前記光源の間の光路上に配置され、前記集光手段を介した戻り光を分岐する分岐光学素子と、
前記分岐光学素子で分岐された戻り光を所定の受光位置で受光する受光手段と、
前記光源と前記分岐光学素子の間の光路上に配置された偏光光学素子とを備え、
前記偏光光学素子は、波長λ以上の周期をもち、１周期が、波長λ以下の周期をもつ２種類のサブ波長凹凸構造が隣り合わせに直交するように形成されてなり、前記２種類のサブ波長凹凸構造の有効屈折率が、前記光源からの出射光の偏光方向に対しては、同一となり、かつ前記光源からの出射光の偏光方向とは直交する偏光方向に対しては、位相差がπとなるように前記２種類のサブ波長凹凸構造のフィリングファクタおよび溝深さが決定されることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項４】
使用波長の異なる第１光記録媒体と第２光記録媒体の記録面に光を照射して情報の記録もしくは再生もしくは消去を行う光情報処理装置において、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ピックアップを備えたことを特徴とする光情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子を備えた光ピックアップに係り、特に、光源からの出射光を適切に出射させるのに好適な光ピックアップおよびこれを用いる光情報処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から採用されている光ピックアップの構成の一例を図１４に示す。図１４に示すように、光源２０から出射されたコヒーレントな光である出射光は、直線偏光として出射され、往路光として、光学的に情報を扱う光記録媒体７に向かって進行することになる。光源２０に対して往路光の出射側の位置には、偏光性回折素子２２が配置されており、この偏光性回折素子２２には、往路光が入射するようになっている。
【０００３】
また図１５（ａ），（ｂ）は、図１４の偏光性回折素子２２の一例を示したものである（例えば、特許文献１の段落００１８、００１９および図３参照）。ここで、偏光性回折素子２２は、第１透光性平面基板２３の光源側の表面と反対側の表面に格子状の複屈折材料２４を複数配置した偏光性回折構造２５と、第２透光性平面基板２６の光源側の表面と反対側の表面に回折格子２７を配設した３ビーム用回折構造２８とを、透光性接着剤２９によって、第１透光性平面基板２３が光源２０側となるように貼り合わせることによって構成されている。
【０００４】
偏光性回折構造２５は、複屈折性を有する光学結晶や高分子液晶等の複屈折材料２４が、周期性の凹凸構造を形成するように複数備えられたものである。ここで、複屈折材料２４は、光源２０から出射された所定の直線偏光の光に対しては透光性接着剤２９と同じ屈折率となり、前記所定の直線偏光とは偏光方向が直交する直線偏光に対しては透光性接着剤２９とは異なる屈折率となる複屈折材料が選ばれる。
【０００５】
図１５（ａ）に示す偏光性回折素子２２に入射した往路光は、まず、第１透光性平面基板２３に入射した後、偏光性回折素子２２における偏光性回折構造２５に入射するようになっている。
【０００６】
偏光性回折構造２５は、光源２０側から入射した往路光としてのＴＭ偏光（磁場の振動方向が偏光性回折構造２５の格子溝の長手方向に平行な光）に対しては、複屈折材料２４と透光性接着剤２９の屈折率がほぼ同様となることで等方性の屈折層として作用し、ＴＭ偏光をそのまま透過させる。
【０００７】
すなわち、図１５（ａ）に示す偏光性回折構造２５は、光源２０側から入射したＴＭ偏光を回折させずにそのまま素通りさせるようになっている。偏光性回折構造２５を透過したＴＭ偏光は、第２透光性平面基板２６に入射した後、偏光性回折素子２２における３ビーム用回折構造２８に入射するようになっている。
【０００８】
また、図１４に示すように光ピックアップには、偏光プリズム３０が配置されており、偏光性回折素子２２側から入射した光ビームを、光記録媒体７側へ反射させるようになっている。
【０００９】
さらに、光記録媒体７の記録面によって反射された光ビームは、復路光として、往路光とは逆方向に進行することになる。対物レンズ６から出射された復路ビームは、１／４波長板５に入射し、この１／４波長板５によって往路ビームとは偏光方向（電場および磁場の振動方向）が９０°回転された直線偏光に変換されてコリメートレンズ４側に出射されるようになっている。
【００１０】
そして偏光プリズム３０に入射し、後述する受光素子９へ透過される。このとき、偏光プリズム３０では、復路ビームの例えば、約９５％が透過され、残りの約５％が光源２０側に反射される。
【００１１】
この偏光プリズム２０によって反射された復路光としての復路ビーム（以下、戻り光という）は、光源２０に向かって戻り、偏光性回折素子２２に入射するようになっている。
【００１２】
ここで、戻り光の偏光方向は、往路光の偏光方向に対して直交（９０°回転）しており、このような戻り光に対して、偏光性回折素子２２における偏光性回折構造２５は、複屈折材料２４と透光性接着剤２９との屈折率差による位相差を生じさせる。このことによって、回折格子として作用するようになっている。
【００１３】
すなわち、図１５（ｂ）に示すように、偏光性回折構造２５は、戻り光（ＴＥ偏光）を回折させることによって、±１次光以上の高次光を発生させ、０次光を減少させるようになっている。
【００１４】
これによって、戻り光が光源２０に入射することを軽減することができ、この結果、光源２０を正常に動作させて光記録媒体７に対する情報の書き込みや読み取りを適正に行うことができるようになっている。例えば、光源２０として高出力のレーザ光源を用いる場合には、レーザ光を安定的に発振させることができる。
【００１５】
一方、特許文献１の課題として、透光性接着剤２９を用いて貼り合わせた構造を有しているため、複数部材の選定や製造が非常に困難で、かつ実用性に欠けるといった問題点などを有し、これを克服したものとして、特許文献２がある。
【００１６】
図１６に特許文献２の光ピックアップの構成図を示す。図１４の光ピックアップの偏光性回折素子２２の代わりに光学素子３２を備えてなる。
【００１７】
光学素子３２は、透光性基板３３の光源２０側の表面に、回折構造３４を有している。この回折構造３４は、透光性基板３３を形成する樹脂材料と同一の樹脂材料によって、透光性基板３３と一体として形成されている。
【００１８】
この回折構造３４は、透光性基板３３の光源２０側の表面に、複数の格子状の凸部３５が図１７（ａ），（ｂ）における横方向である幅方向に等間隔に整列された回折格子と、この回折格子における互いに隣位する凸部３５同士の間に存在する格子溝３７の位置に、それぞれ成形された微細周期構造体としての複数の微細構造体３８とを有している。
【００１９】
微細構造体３８の構造パラメータを調整することにより、このような回折構造３４は、光源２０から出射されて光記録媒体７に向かって進行する光源２０からの出射光である往路光における直線偏光の段階の往路光である第１の直線偏光（磁場の振動方向が格子溝３７の長手方向と平行な光）に対しては、光源２０側から入射したＴＭ偏光を回折させずにそのまま透過（以下、素通りと称する）させる。
【００２０】
さらに、回折構造３４は、光源２０から出射された後に光記録媒体７によって反射された光である復路光における光源２０に向かって進行する戻り光である第１の直線偏光と偏光方向が直交する第２の直線偏光（磁場の振動方向が格子溝３７の長手方向と直交する光）に対しては、回折させて０次光以外の回折光を発生させ、０次光を最小化するための条件を示している。また、この条件は、戻り光であるＴＥ偏光が、光源２０に入射しないための条件と同様である。
【特許文献１】特開２００２−１７０２７２号公報
【特許文献２】特開２００６−３１８５６８号公報
【特許文献３】特開２００５−１４１８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
ところで、特許文献２には具体的な数値例が記載されている。そのうち、微細構造体３８についてみてみると（例えば、特許文献２の段落００６５、００７６）、そのアスペクト比は３０倍以上であり、加工が難しいことがわかる。また、このような高アスペクト比の場合、この光学素子３２を光ピックアップに組付工程などにおいて破損せぬよう品質保証面を管理する必要が生じてくる。
【００２２】
さらに、以下のような課題もある。ＤＶＤとＣＤの光ディスクを１つの装置で再生できるようにした装置が知られている。この装置の場合、ＤＶＤ用の光と、それとは波長の異なるＣＤ用の光とをそれぞれ出射する光源が必要になる。この装置は、両者の兼用を達成するため、波長の異なる２つの光を同じ光路で照射する、いわゆるツインビーム方式の光源を用いる（例えば、特許文献３）。このツインレーザの前段に前記のような不要光除去手段を設けようとした場合、ＤＶＤ，ＣＤの２波長対応とする必要がある。特許文献２の光学素子３２の微細構造体を、２波長対応の条件下で計算を行うと、さらに高アスペクト比を必要とする（なお、素子のアスペクト比については、実施形態にて詳述する）。
【００２３】
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、光源への戻り光の入射を減らし、入射光量を最小にする機能を併有する、効率的で簡便（低アスペクト比）な偏光光学素子を得ることができ、あわせて、コストを削減した実用性および量産性に優れた光学素子を備えた光ピックアップ、ならびに不要光の除去方法を提供すること、さらにツインビーム方式の光源を用いた場合においてもこの特性を確保することができる光ピックアップおよびこれを用いた光情報処理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】
【００２４】
前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載した光ピックアップは、使用波長の異なる第１光記録媒体と第２光記録媒体（例えば、ＤＶＤ系、ＣＤ系）に情報の記録もしくは再生もしくは消去を行うために用いられる光ピックアップにおいて、波長λ１の光を出射する第１光源（赤色波長帯域（λ＝６４０〜６７０ｎｍ）の半導体レーザ）と、波長λ２（＞λ１）の光を出射する第２光源（赤外波長帯域（λ＝７７０〜８００ｎｍ）の半導体レーザ）と、第１光源からの出射光と、第２光源からの出射光を光記録媒体のアクセス対象の記録面に集光させる集光手段と、集光手段と第１，第２光源の間の光路上に配置され、集光手段を介した戻り光を分岐する分岐光学素子と、分岐光学素子で分岐された戻り光を所定の受光位置で受光する受光手段と、第１，第２光源と分岐光学素子の間の光路上に配置された偏光光学素子とを備え、第１光源からの出射光の偏光方向が、第２光源からの出射光の偏光方向と同一の方向となるように配置されてなり、偏光光学素子は、波長λ２以上の周期をもち、１周期が、波長λ１以下の周期をもつ２種類のサブ波長凹凸構造が隣り合わせに直交するように形成されてなり、２種類のサブ波長凹凸構造の有効屈折率が、第１，第２光源からの出射光の偏光方向に対しては、同一となり、かつ第１，第２光源からの出射光の偏光方向とは直交する偏光方向に対しては、位相差がπとなるように２種類のサブ波長凹凸構造のフィリングファクタおよび溝深さが決定されることを特徴とする。
【００２５】
この構成によって、光源への戻り光の入射を減らし、入射光量を最小にする機能を併有する効率的で簡便（低アスペクト比）な偏光光学素子を得ることができ、あわせて、コストを削減できる実用性および量産性に優れた偏光光学素子を備えた光ピックアップ、ならびに不要光の除去方法を提供でき、また、波長の異なる２つの光源を備えたツインビーム方式の光源を用いた場合にもこの特性を確保することができる。
【００２６】
また、請求項２に記載した発明は、請求項１の光ピックアップにおいて、第１，第２光源からの出射光を略同一方向に揃えて出射するように、１つのパッケージに収められてなることを特徴とする。
【００２７】
この構成によって、２波長の光源を１つのパッケージに収めたツインレーザ方式を用いることで、部品点数削減による工数削減、低コスト化が図ることができる。
【００２８】
また、請求項３に記載した光ピックアップは、使用波長の異なる第１光記録媒体と第２光記録媒体に情報の記録もしくは再生もしくは消去を行うために用いられる光ピックアップにおいて、波長λの光を出射する光源と、光源からの出射光を光記録媒体のアクセス対象の記録面に集光させる集光手段と、集光手段と光源の間の光路上に配置され、集光手段を介した戻り光を分岐する分岐光学素子と、分岐光学素子で分岐された戻り光を所定の受光位置で受光する受光手段と、光源と分岐光学素子の間の光路上に配置された偏光光学素子とを備え、偏光光学素子は、波長λ以上の周期をもち、１周期が、波長λ以下の周期をもつ２種類のサブ波長凹凸構造が隣り合わせに直交するように形成されてなり、２種類のサブ波長凹凸構造の有効屈折率が、光源からの出射光の偏光方向に対しては、同一となり、かつ光源からの出射光の偏光方向とは直交する偏光方向に対しては、位相差がπとなるように２種類のサブ波長凹凸構造のフィリングファクタおよび溝深さが決定されることを特徴とする。
【００２９】
この構成によって、光源への戻り光の入射を減らし、入射光量を最小にする機能を併有する効率的で簡便（低アスペクト比）な偏光光学素子を得ることができ、あわせて、コストを削減することができる実用性および量産性に優れた偏光光学素子を備えた光ピックアップ、ならびに不要光の除去方法を提供できる。
【００３０】
また、請求項４に記載した光情報処理装置は、使用波長の異なる第１光記録媒体と第２光記録媒体の記録面に光を照射して情報の記録もしくは再生もしくは消去を行う光情報処理装置において、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ピックアップを備えたことを特徴とする。
【００３１】
この構成によって、光源への戻り光の入射を減らし、入射光量を最小にする機能を併有する光ピックアップにより高汎用性、高信頼性を有する情報の記録または再生を行うことができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、光源への戻り光の入射を減らし、入射光量を最小にする機能を併有する効率的で簡便（低アスペクト比）な偏光光学素子を得ることができ、あわせて、コストを削減することができる実用性および量産性に優れた偏光光学素子を備えた光ピックアップ、ならびに不要光の除去方法を提供でき、また、波長の異なる２つの光源を備えたツインビーム方式の光源を用いた場合においてもこの特性を確保することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
【００３４】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１における光ピックアップの概略構成を示す図である。図１において、１は偏光光学素子である偏光フィルタ、２は３ビーム用の回折素子、３は偏光ビームスプリッタ、４はコリメートレンズ、５は１／４波長板、６は対物レンズ、７は光記録媒体、８は検出レンズ、９は受光素子、１０は半導体レーザ、１１はＤＶＤ用光源、１２はＣＤ用光源である。なお便宜上、紙面垂直方向の偏光方向をＳ偏光、紙面内での偏光方向をＰ偏光と呼ぶこととする。
【００３５】
偏光フィルタ１は、Ｐ偏光成分の光を回折し、Ｓ偏光成分の光を回折せずにそのまま透過させる。
【００３６】
３ビーム用の回折素子２は、３ビーム法やＤＰＰ方式などによりトラックエラー信号を検出するように、半導体レーザ１０から出射される光を０次光（メイン光）および±１次光（サブ光）に分岐する。これにより光記録媒体７で反射された０次光の検出信号から再生信号を得、光記録媒体７で反射された０次光および±１次光の検出信号の演算によりトラックエラー信号を得ることができる。
【００３７】
偏光ビームスプリッタ３は、半導体レーザ１０から出射された光を集束させて記録媒体、すなわち、光記録媒体７に光スポットとして結ばせる対物レンズ６へ向かう往路光と、光記録媒体７から反射した復路光を受光素子９に導くように進路を変えるための光路変換器であり、光学系での高効率要求を満足するように、入射光の進路を偏光によって変換するための偏光依存性光路変換器である。
【００３８】
コリメートレンズ４は、半導体レーザ１０からの発散入射光を平行光に変換するとともに、光記録媒体７からの反射し受光素子９へ向かう復路光に対しては集光レンズとして作用する。
【００３９】
１／４波長板５は、光学系での高効率要求を満足するように、偏光ビームスプリッタ３と対物レンズ６の間に配置され、入射光の偏光を変化させる手段として使用する。
【００４０】
対物レンズ６は、例えば、ＤＶＤ系光記録媒体、ＣＤ系光記録媒体のそれぞれに集光されるようなレンズであり、樹脂製の回折レンズである。レンズ表面に回折構造が形成されてなり、入射光の波長に応じて集光位置、開口数の切り替えが可能なレンズである。波長６６０ｎｍの入射光束に対しては開口数：ＮＡが０．６５でＤＶＤ系光記録媒体に集光し、波長７８５ｎｍの入射光束に対しては開口数：ＮＡが０．５０でＣＤ系光記録媒体に集光する。
【００４１】
光記録媒体７は、ＣＤ系光記録媒体およびＤＶＤ系光記録媒体である。
【００４２】
検出レンズ８は、非点収差法によりフォーカスエラー信号を検出できるように非点収差を発生させる非点収差レンズである。
【００４３】
受光素子９は、光記録媒体７で反射された光を受光して情報信号および／または誤差信号を検出する。
【００４４】
半導体レーザ１０は、波長６６０ｎｍ帯域の光を出射するレーザダイオードからなるＤＶＤ用光源１１と、波長７８５ｎｍ帯域の光を出射するレーザダイオードからなるＣＤ用光源１２が共通パッケージに収納された２波長光源ユニットである。２波長光源（半導体レーザ１０）としては、同一半導体基板上に２波長光源が形成されたモノリッシックタイプ、または個別チップを組み込んだハイブリットタイプを採用することができる。
【００４５】
また、本実施形態１においてはＣＤ用光源から出射される光の偏光方向と、ＤＶＤ用光源から出射される光の偏光方向は同一とする。
【００４６】
図１示す光ピックアップは、光記録媒体７としてＣＤ系光記録媒体から情報を再生等するときは、ＣＤ用光源１２から波長が７８５ｎｍの光を出射する。偏光フィルタ１、回折素子２、偏光ビームスプリッタ３、コリメートレンズ４、１／４波長板５を介して対物レンズ６によって、ＣＤ系光記録媒体の記録面に光スポットとして収束し、ＣＤ系光記録媒体の記録面で反射した戻り光が、偏光ビームスプリッタ３を介して受光素子９に集光し、受光素子９で検出された信号によりＣＤ系の情報再生が行われる。
【００４７】
これに対して、光記録媒体７としてＤＶＤ系光記録媒体から情報を再生等するときは、ＤＶＤ用光源１１から波長が６６０ｎｍの光を出射する。同様に、偏光フィルタ１、回折素子２、偏光ビームスプリッタ３、コリメートレンズ４、１／４波長板５を介して対物レンズ６によって、ＤＶＤ系光記録媒体の記録面に光スポットとして収束し、ＤＶＤ系光記録媒体の記録面で反射した戻り光が、偏光ビームスプリッタ３を介して受光素子９に集光し、受光素子９で検出された信号によりＤＶＤ系の情報再生が行われる。
【００４８】
以下、光路の流れについて図１を参照しながらＤＶＤ系光路を用いて説明する。ＤＶＤ系光記録媒体に対する情報の読み込み、書き込みを行うには、まず、ＤＶＤ用光源１１から、往路光として、紙面垂直方向であるＳ偏光を出射させると、このＳ偏光は、偏光フィルタ１に入射する。偏光フィルタ１はＳ偏光に対しては不感帯透過し、Ｐ偏光に対しては回折するような構造が形成されており、偏光フィルタ１に入射したＳ偏光成分の光は素通りする。
【００４９】
偏光フィルタ１を素通りしたＳ偏光成分の光は、３ビーム用の回折素子２に入射し回折される。これにより、往路光としてのＤＶＤ往路３ビームが発生して偏光ビームスプリッタ３に向かって出射される。Ｓ偏光成分に対しては反射する偏光ビームスプリッタ３において反射し、光路を９０度変換する。続くコリメートレンズ４によって平行光に変換されて、１／４波長板５に入射し、この１／４波長板５によって直線偏光から円偏光に変換されて対物レンズ６側に出射される。対物レンズ６に入射し、この対物レンズ６によって（ＤＶＤ系）光記録媒体７に集光される（往路）。
【００５０】
対物レンズ６から出射されたＤＶＤ往路３ビームは、光記録媒体７であるＤＶＤ系光記録媒体の記録面に入射して集光し、この記録面によって、入射方向と逆方向となる対物レンズ６側に、復路光としてのＤＶＤ復路３ビームとして反射する。これにより、ＤＶＤ往路３ビームにおけるメインビームは、例えば記録面の情報を読み込んだり、記録面に情報を書き込んだりするようになっている。
【００５１】
また、ＤＶＤ往路３ビームにおけるサブビームは、トラックエラー信号の検出に用いられる。光記録媒体７の記録面によって反射されたＤＶＤ復路３ビームは、対物レンズ６に入射し、この対物レンズ６によって平行光に変換されて１／４波長板５側に出射される。対物レンズ６から出射されたＤＶＤ復路３ビームは、１／４波長板５に入射し、この１／４波長板５によって円偏光からＰ偏光成分の直線偏光に変換されてコリメートレンズ４側に出射される。１／４波長板５から出射されたＤＶＤ復路３ビームは、コリメートレンズ４に入射し、このコリメートレンズ４によって収束光に変換される。Ｐ偏光成分の光を透過する偏光ビームスプリッタ３を透過し、検出レンズ８を透過した後、受光素子９に入射し、この受光素子９によって電気信号に変換される（復路）。
【００５２】
なお、Ｐ偏光成分の光が、偏光ビームスプリッタ３の透過時に、その多くの光（例えば、９５％）は受光素子９側に透過するのに対して、わずかな光（例えば、５％）は反射し、ＤＶＤ用光源１１側に向かうことになる。
【００５３】
この偏光ビームスプリッタ３によって反射された戻り光は、ＤＶＤ用光源１１に向かって戻ることになる。まず、回折素子２に入射した戻り光は、回折素子２によって回折されることによって戻り光の３ビームに分光される。続く、偏光フィルタ１に入射した戻り光は、Ｐ偏光成分の光であるため回折される。
【００５４】
これによって、０次光以外の回折光が発生し、０次光を最小化して偏光フィルタ１から出射される。偏光フィルタ１からの戻り光の回折光は、ＤＶＤ用光源１１から離れる方向に出射されるため、ＤＶＤ用光源１１に直接入射することはない。ここで、偏光フィルタ１は、ＤＶＤ用光源１１の光を出射する出射部への戻り光の入射を阻止するように、すなわち、ＤＶＤ用光源１１への不要光の入射を妨げる位置に配置する。
【００５５】
この結果、ＤＶＤ用光源１１を正常に駆動することができる。また、光ピックアップの所定位置に偏光フィルタ１を配置することで、光ピックアップの光学系全体の光学特性の不安定化を最小限に抑えることができ、ＤＶＤ系光記録媒体に対する情報の読み取り、書き込みを適切に行うことができる。
【００５６】
なお、本実施形態１の偏光フィルタ１は、ＣＤ用光源１２からの光に対しても同様の機能を有する。すなわちＣＤ用光源１２から出射したＳ偏光成分の光は不感帯透過し、光記録媒体からのＰ偏光戻り光は回折する。
【００５７】
図２（ａ），（ｂ）は偏光フィルタ１のマクロ構造を示す図である。図２（ａ）は偏光フィルタ１の正面図、（ｂ）は断面図であり、偏光フィルタ１は、Ｐ偏光成分の光を回折し、Ｓ偏光成分の光を回折せずにそのまま透過させる格子面を有する。
【００５８】
図３は偏光フィルタに形成されている格子形状の拡大図であり、偏光フィルタ１に形成されている入射光の波長以上の周期のうちの３周期分を示している。図３に示すように、波長以上の周期Ｐを有する周期構造に、さらに波長よりも短い周期ｑ１，ｑ２を有するサブ波長凹凸構造が形成されてなる。波長以上の周期構造に応じて入射光は回折し、サブ波長凹凸構造によってＰ，Ｓいずれの偏光成分で回折するかの偏光選択性を出している。これにより、図２（ｂ）に示すように偏光フィルタ１はＰ偏光成分の光が入射したときは回折し、Ｓ偏光成分の光に対しては不感帯透過する。
【００５９】
（実施形態２）
図４は本発明の実施の形態２における光ピックアップの概略構成を示す図である。本実施形態２は、前述の実施形態１の図１で示した２波長光源ユニット方式に限定されるものではなく、２つの別光源を個別パッケージの半導体レーザとして用いたものである。
【００６０】
図４に示す光ピックアップの構成は、ＤＶＤ用光源１１、ＣＤ用光源１２を１つのパッケージに収めた半導体レーザ１０の代わりに、それぞれの光源を１パッケージに収めたものを使用している。図４において、１１ａはＤＶＤ用半導体レーザであり、１２ａはＣＤ用半導体レーザである。また１３はダイクロイックプリズムであり、波長６６０ｎｍの光は透過し、波長７８５ｎｍの光は反射する多層膜１３ａを有している。多層膜１３ａにより、波長６６０ｎｍの光と波長７８５ｎｍの光を合成して光記録媒体７側に向かわせている。
【００６１】
なお、本発明は、波長の異なる２つの光源を備えた光ピックアップに限定されるものでなく、１波長の光学系においても有効である。すなわち、実施形態２の光ピックアップにおいて、例えば光源のＣＤ用半導体レーザ１２ａ、ダイクロイックプリズム１３を除いた構成であってもよい。
【００６２】
ここで、本発明における実施形態１，２の光ピックアップに搭載されてなる偏光フィルタについて詳述する。図２に示すマクロ構造を有する偏光フィルタ１は、Ｐ偏光成分の光を回折し、Ｓ偏光成分の光を回折せずにそのまま透過させる格子面を有しており、図３には偏光フィルタ１に形成されている格子形状を拡大したもので、偏光フィルタ１に形成されている入射光の波長以上の周期のうちの３周期分を示している。
【００６３】
図３に記載されている偏光フィルタ１は、波長以上の周期構造に、サブ波長凹凸構造Ａ，Ｂが重畳された構造となっている。サブ波長凹凸構造ＡはＳ偏光方向に溝方向をもつ入射光の波長以下の周期を有する。またサブ波長凹凸構造ＢはＰ偏光方向に溝方向をもつ入射光の波長以下の周期を有する。
【００６４】
図４において、
Ｐは、偏光フィルタ１に形成されている波長以上の周期構造の周期を表す。
Ｌは、後述するサブ波長凹凸構造Ａが形成されている領域の幅である。
Ｌ／Ｐは、偏光フィルタ１のＤｕｔｙと呼んでおり、後述する回折効率の計算などに用いる。
ｑ１は、サブ波長凹凸構造Ａの周期を表す。
ｍ１は、サブ波長凹凸構造Ａの凸部の幅である。
ｍ１／ｑ１は、フィリングファクタと呼んでおり、後述する有効屈折率の計算に用いる。
ｑ２は、サブ波長凹凸構造Ｂの周期を表す。
ｍ２は、サブ波長凹凸構造Ｂの凸部の幅である。
ｍ２／ｑ２は、フィリングファクタと呼んでおり、後述する有効屈折率の計算に用いる。
ｄ１は、サブ波長凹凸構造Ａの溝深さを表す。
ｄ２は、サブ波長凹凸構造Ｂの溝深さを表す。
【００６５】
偏光フィルタ１は、図３に示すように、波長以上の周期Ｐを有する周期構造に、さらに波長よりも短い周期ｑ１，ｑ２を有するサブ波長凹凸構造が形成されてなる。波長以上の周期構造に応じて入射光は回折し、サブ波長凹凸構造によってＰ，Ｓいずれの偏光成分で回折するかの偏光選択性を出している。これにより、図２（ｂ）に示すように偏光フィルタ１はＰ偏光成分の光が入射したときは回折し、Ｓ偏光成分の光に対しては不感帯透過する。
【００６６】
偏光フィルタ１面に形成されているサブ波長凹凸構造は、一般に知られている構造性複屈折を呈する（発現する）。この構造性複屈折とは、屈折率の異なる２種類の媒質を光の波長よりも短い周期でストライプ状に配置したとき、ストライプに平行な偏光成分（ＴＥ波）とストライプに垂直な偏光成分（ＴＭ波）とで屈折率（有効屈折率と呼ぶ）が異なり、複屈折作用が生じることをいう。
【００６７】
ここで、屈折率の異なる２種類の媒質として、空気と屈折率ｎの媒質を想定して、サブ波長凹凸構造の周期よりも２倍以上の波長をもつ光が垂直入射したと仮定する。このときの入射光の偏光方向がサブ波長凹凸構造の溝に平行（ＴＥ方向）であるか垂直（ＴＭ方向）であるかによってサブ波長凹凸構造の有効屈折率は各々次の（数１），（数２）で与えられる。入射光の偏光方向がサブ波長凹凸構造の溝に平行である場合をｎ（ＴＥ）、垂直である場合をｎ（ＴＭ）と表し、符号ｔは前述のフィリングファクタを表す。
【００６８】
【数１】
2009223938.tif 000003
【００６９】
【数２】
2009223938.tif 000004
図５（ａ），（ｂ）はフィリングファクタに対する偏光方向別の屈折率を示す図である。図５（ａ）はそれぞれの屈折率の計算結果の例を示し、計算にはＴａ２Ｏ５の波長６６０ｎｍの屈折率ｎ（ＤＶＤ）＝２．１４７を用いた。また、図５（ｂ）はそれぞれの屈折率の計算結果の例を示し、計算にはＴａ２Ｏ５の波長７８５ｎｍの屈折率ｎ（ＣＤ）＝２．１２４を用いた。
【００７０】
図３のフィリングファクタｔはそれぞれ次のとおり、サブ波長凹凸構造Ａのフィリングファクタｔ１は（数３）、サブ波長凹凸構造Ｂのフィリングファクタｔ２は（数４）
【００７１】
【数３】
2009223938.tif 000005
【００７２】
【数４】
2009223938.tif 000006
となる。
【００７３】
よって、各サブ波長凹凸構造の有効屈折率は以下のとおり、サブ波長凹凸構造ＡのＴＥ方向のＤＶＤ適用時の有効屈折率：ｎ（ＴＥ、ＤＶＤＡ）は（数５）、
サブ波長凹凸構造ＡのＴＭ方向のＤＶＤ適用時の有効屈折率：ｎ（ＴＭ、ＤＶＤＡ）は（数６）、サブ波長凹凸構造ＢのＴＥ方向のＤＶＤ適用時の有効屈折率：ｎ（ＴＥ、ＤＶＤＢ）は（数７）、サブ波長凹凸構造ＢのＴＭ方向のＤＶＤ適用時の有効屈折率：ｎ（ＴＭ、ＤＶＤＢ）は（数８）、サブ波長凹凸構造ＡのＴＥ方向のＣＤ適用時の有効屈折率：ｎ（ＴＥ、ＣＤＡ）は（数９）、サブ波長凹凸構造ＡのＴＭ方向のＣＤ適用時の有効屈折率：ｎ（ＴＭ、ＣＤＡ）は（数１０）、サブ波長凹凸構造ＢのＴＥ方向のＣＤ適用時の有効屈折率：ｎ（ＴＥ、ＣＤＢ）は（数１１）、サブ波長凹凸構造ＢのＴＭ方向のＣＤ適用時の有効屈折率：ｎ（ＴＭ、ＣＤＢ）は（数１２）
【００７４】
【数５】
2009223938.tif 000007
【００７５】
【数６】
2009223938.tif 000008
【００７６】
【数７】
2009223938.tif 000009
【００７７】
【数８】
2009223938.tif 000010
【００７８】
【数９】
2009223938.tif 000011
【００７９】
【数１０】
2009223938.tif 000012
【００８０】
【数１１】
2009223938.tif 000013
【００８１】
【数１２】
2009223938.tif 000014
である。
【００８２】
また位相差は、以下のＤＶＤ適用時、Ｐ偏光方向の光が入射したときのサブ波長凹凸構造ＡとＢの位相差ψ（ＤＶＤ、Ｐ偏光）は（数１３）、ＤＶＤ適用時、Ｓ偏光方向の光が入射したときのサブ波長凹凸構造ＡとＢの位相差ψ（ＤＶＤ、Ｓ偏光）は（数１４）、ＣＤ適用時、Ｐ偏光方向の光が入射したときのサブ波長凹凸構造ＡとＢの位相差ψ（ＣＤ、Ｐ偏光）は（数１５）、ＣＤ適用時、Ｓ偏光方向の光が入射したときのサブ波長凹凸構造ＡとＢの位相差ψ（ＣＤ、Ｓ偏光）は、（数１６）
【００８３】
【数１３】
2009223938.tif 000015
【００８４】
【数１４】
2009223938.tif 000016
【００８５】
【数１５】
2009223938.tif 000017
【００８６】
【数１６】
2009223938.tif 000018
になる。
【００８７】
ここで、ｄはサブ波長凹凸構造の溝深さである。これからフィリングファクタ、および溝深さｄを適当に選択することで位相差を任意に調整可能である。
【００８８】
偏光フィルタ１の回折機能を担う、波長以上の周期Ｐは、使用波長より大きい長波長側のＣＤ用光源波長の７８５ｎｍよりも大きく、回折格子のＤｕｔｙであるＬ／Ｐは０．５を設定する。
【００８９】
そして、波長よりも短い周期のサブ波長凹凸構造の周期ｑは、使用波長よりも十分に小さな短波長側のＤＶＤ用光源波長の６６０ｎｍよりも小さく、半波長の３３０ｎｍ以下であることが望ましい。
【００９０】
前述したように、偏光フィルタ１は、Ｐ偏光成分の光を回折し、Ｓ偏光成分の光を回折せずにそのまま透過させる格子面を有しており、Ｓ偏光成分の光を不感帯透過させるには、位相差が０あるいは２ｎπ（ｎは整数）である必要がある。
【００９１】
以下に具体的な数値の一例を示すと
ｎ＝２．１４７の媒質に、
サブ波長凹凸構造Ａのフィリングファクタ：ｔ１＝０．３３７
サブ波長凹凸構造Ｂのフィリングファクタ：ｔ２＝０．７００
とした場合、
サブ波長凹凸構造ＡのＴＥ方向の有効屈折率：ｎ（ＴＥ、ＤＶＤＡ）＝１．４８９
サブ波長凹凸構造ＡのＴＭ方向の有効屈折率：ｎ（ＴＭ、ＤＶＤＡ）＝１．１６６
サブ波長凹凸構造ＢのＴＥ方向の有効屈折率：ｎ（ＴＥ、ＤＶＤＢ）＝１．８７８
サブ波長凹凸構造ＢのＴＭ方向の有効屈折率：ｎ（ＴＭ、ＤＶＤＢ）＝１．４８８
サブ波長凹凸構造Ａ，Ｂにおいて溝深さを同一のｄとした場合、
Ｐ偏光方向の光が入射したときのサブ波長凹凸構造ＡとＢの位相差
ψ（ＤＶＤ、Ｐ偏光）＝（２πｄ／６６０ｎｍ）×（１．８７８−１．１６６）
Ｓ偏光方向の光が入射したときのサブ波長凹凸構造ＡとＢの位相差
ψ（ＤＶＤ、Ｓ偏光）≒０
である。
【００９２】
図６（ａ）は、以上のような条件において、偏光フィルタ１に波長６６０ｎｍの光を入射させた場合の０次透過率および１次回折効率を示す図である。縦軸は回折効率、横軸はサブ波長凹凸構造の溝深さｄである。図６（ａ）におけるＳ偏光成分については、不感帯透過するため０次光が１．０で±１次回折光は発生しない。
【００９３】
一方、Ｐ偏光成分については回折しており、０次光成分をなるべく小さくしたいので、そのような溝深さを選定すればよい。後述するＣＤ適用時との兼ね合いから、例えば図６（ａ）のような  溝深さｄ＝０．５０μｍの目印の位置が望ましい。
【００９４】
また、偏光フィルタ１は、Ｐ偏光成分の光を回折し、Ｓ偏光成分の光を回折せずにそのまま透過させる格子面を有し、Ｓ偏光成分の光を不感帯透過させるには、位相差が０あるいは２ｎπ（ｎは整数）である必要がある。
【００９５】
以下に具体的な数値の一例を示すと
ｎ＝２．１２４の媒質に、
サブ波長凹凸構造Ａのフィリングファクタ：ｔ１＝０．３３７
サブ波長凹凸構造Ｂのフィリングファクタ：ｔ２＝０．７００
とした場合、
サブ波長凹凸構造ＡのＴＥ方向の有効屈折率：ｎ（ＴＥ、ＣＤＡ）＝１．４７８
サブ波長凹凸構造ＡのＴＭ方向の有効屈折率：ｎ（ＴＭ、ＣＤＡ）＝１．１６４
サブ波長凹凸構造ＢのＴＥ方向の有効屈折率：ｎ（ＴＥ、ＣＤＢ）＝１．８５９
サブ波長凹凸構造ＢのＴＭ方向の有効屈折率：ｎ（ＴＭ、ＣＤＢ）＝１．４８２
サブ波長凹凸構造Ａ，Ｂにおいて溝深さを同一のｄとした場合、
Ｐ偏光方向の光が入射したときのサブ波長凹凸構造ＡとＢの位相差
ψ（ＣＤ、Ｐ偏光）≒０
Ｓ偏光方向の光が入射したときのサブ波長凹凸構造ＡとＢの位相差
ψ（ＣＤ、Ｓ偏光）＝（２πｄ／７８５ｎｍ）×（１．８５９−１．１６４）
である。
【００９６】
図６（ｂ）は、以上のような条件において、偏光フィルタ１に波長７８５ｎｍの光を入射させた場合の０次透過率および１次回折効率を示す図である。縦軸は回折効率、横軸はサブ波長凹凸構造の溝深さｄである。図６（ｂ）におけるＳ偏光成分については、不感帯透過するため０次光が１．０で±１次回折光は発生しない。
【００９７】
一方、Ｐ偏光成分については回折しており、０次光成分をなるべく小さくしたいので、そのような溝深さを選定すればよい。前述のとおりＤＶＤ適用時との兼ね合いから、例えば図６（ｂ）のような  溝深さｄ＝０．５０μｍの目印の位置が望ましい。
【００９８】
以上のように、本発明では互いに直交するサブ波長凹凸構造を用いて偏光フィルタを形成しており、このような構成にした場合は、従来技術である特許文献２に対して、いずれかの偏光方向の光を完全に不感帯透過させることが可能である。例えば、特許文献２の段落００５８〜００８９に記載されている内容をもとに図６（ａ）と同様の計算を行った結果を図７（ａ）に示す。図７（ａ）に示すようにＰ偏光方向、Ｓ偏光方向いずれの光に対してもサインカーブを描いている。すなわち溝深さが少しずれると戻り光の回折効率が下がるだけでなく、光記録媒体へ向かう往路光の透過率も低下してしまう不具合が生じる。
【００９９】
また、本発明においては、ＤＶＤ系とＣＤ系の２波長適用時においても、前述のとおり、Ｐ偏光成分の光を回折し、Ｓ偏光成分の光を回折せずにそのまま透過させる機能を維持できている。同様に特許文献２の段落００５８〜００８９に記載の構造で、波長７８５ｎｍの光を透過させた場合についても計算を行った（図７（ｂ）参照）。この結果、図７（ａ）に対してサインカーブが大きく変化してしまい、波長７８５ｎｍでは偏光フィルタとしては機能しない。なお、図７（ａ），（ｂ）からわかるとおり、溝深さ１０μｍ以下においては、２波長偏光フィルタとして機能する解は見当たらず、製造可能な範囲において、特許文献２の構造では偏光フィルタの作製は困難である。
【０１００】
また、本発明では、サブ波長凹凸構造のピッチとして、例えば特許文献２と同様の０．２０μｍ程度と考えた場合、溝深さは０．２３６μｍの２倍程度である。一方、特許文献２の段落００６５、００７６は、そのアスペクト比は３０倍以上であり、加工が難しいことがわかる。このような高アスペクト比の場合、加工が困難であるとともに、光ピックアップ組付工程などにおいて破損せぬよう品質保証面を管理する必要が生じてくる。
【０１０１】
（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３として前述した各実施形態での偏光フィルタの製作手順につて説明する。まず、偏光フィルタの作製の説明に先立って型の作製方法について述べる。
【０１０２】
図８（ａ）〜（ｄ）は石英を基材とした型の作製方法を説明するための工程図である。図８（ａ）において、石英材料５０を基板とし、その表面に電子線５２の描画用のレジスト５１を所定の厚さに塗布し、プリベークする。予め設計されたプログラムにより、偏光フィルタの諸元に対応したピッチ・線幅に描画する。
【０１０３】
図８（ｂ）において、レジスト５１に対し、現像およびリンスを行うことにより、レジスト上にサブ波長凹凸構造５３が形成される。溝の底は石英材料５０が露出している。
【０１０４】
図８（ｃ）において、サブ波長凹凸構造５３のレジストパターンをマスクとして石英材料５０のドライエッチングを行う。エッチングには、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）、ＮＬＤ（Magnetic Neutral Loop Discharge：磁気中性線放電）、ＴＣＰ（Transformer Coupled Plasma：電磁結合型プラズマ）等のエッチング装置にて、ＣＦ４（四フッ化メタン）、ＣＦ３（トリフルオロメチル）ガスを用いる。基板にバイアスをかけることで、面に垂直にエッチングを進行させる。
【０１０５】
図８（ｄ）において、レジストを剥離する。剥離の方法はドライエッチング装置内で、酸素ガスを導入し、酸素ガスプラズマ中でレジスト除去を行う方法と、基板を装置から取り出してＣＡＲＯＳ（硫酸と過酸化水素水の混合液）を用いた洗浄で除去する方法とがある。完成したものを石英型として用いる。
【０１０６】
また、図９（ａ）〜（ｄ）はシリコンを基材とした型の作製方法を説明するための工程図である。図９（ａ）において、シリコン５５を基板とし、その表面に電子線５２の描画用のレジスト５１を所定の厚さに塗布し、プリベークする。予め設計されたプログラムにより、偏光フィルタの諸元に対応したピッチ・線幅に描画する。
【０１０７】
図９（ｂ）において、レジスト５１に対し、現像およびリンスを行うことにより、レジスト上にサブ波長凹凸構造５３が形成される。溝の底はシリコン５５の基材が露出している。
【０１０８】
図９（ｃ）において、サブ波長凹凸構造５３のレジストパターンをマスクとしてシリコン５５のアルカリウェットエッチング（ＫＯＨ溶液使用）を行う。シリコン５５基板は面の壁として、ピッチを維持したまま深さ方向にエッチングされる。なお、ボッシュプロセス用いたドライエッチングでも同様の構造を制作できる。
【０１０９】
図９（ｄ）において、レジストを剥離する。完成したものをシリコン型として用いる。
【０１１０】
このようにして作られた石英型、あるいはシリコン型を便宜上、金型と呼ぶことがある。
【０１１１】
図１０（ａ）〜（ｇ）はガラス基板にＴａ２Ｏ５を成膜し、Ｔａ２Ｏ５に偏光フィルタを形成する手順を示す工程図である。
【０１１２】
図１０（ａ）において、ガラス基板表面にＴａ２Ｏ５膜（５酸化タンタル膜）を形成する。形成方法としては、スパッタリング法を次の
１．基板温度  ：７０〜１００℃
２．製膜時圧力：５〜８×１０−４Ｔｏｒｒ
３．成膜速度  ：０．７〜１．０Å／ｓｅｃ
４．ＲＦパワー：３００〜５００Ｗ
条件で用いる。
【０１１３】
図１０（ｂ）において、Ｔａ２Ｏ５膜上にＵＶ硬化樹脂を塗布し、上からモールド型で押圧する。モールド型としてはシリコン型、石英型ともに使用しうるが、微細構造を形成するナノインプリントにおいては、石英金型の方が光透過性なので適している。ＵＶ硬化樹脂はグランディックＲＣ８７９０（大日本インキ製）を用いる。
【０１１４】
図１０（ｃ）において、モールド背面からＵＶ（紫外線）を照射し、樹脂を固める。モールド型としてシリコン金型を用いる場合は、ＵＶをガラス基板側から与える。
【０１１５】
図１０（ｄ）において、モールド型を離型する。ガラス基板上のＵＶ硬化樹脂に凸状の微細構造が形成されている。図１０（ｅ）において、Ｔａ２Ｏ５が露出するまで樹脂をドライエッチングする。ドライエッチングは以下の
１．ガス種            ：酸素ガス（Ｏ２）
２．ガス流入量        ：２０ｓｃｃｍ
３．圧力              ：０．４Ｐａ
４．樹脂エッチング速度：３０ｎｍ／ｓｅｃ
５．上部バイアス電力  ：１ＫＷ
６．下部バイアス電力  ：６０Ｗ
条件で行う。
【０１１６】
図１０（ｆ）において、Ｔａ２Ｏ５溝が所望の深さになるまでドライエッチングする。このドライエッチングは以下の
１．ガス種                ：ＣＨＦ３（トリフルオロメタン）、Ａｒ（アルゴン）
２．ガス流入量
Ａｒ        ：５ｓｃｃｍ
ＣＨＦ３    ：２０ｓｃｃｍ
３．圧力                  ：０．３Ｐａ
４．Ｔａ２Ｏ５エッチング速度：８ｎｍ／ｓｅｃ
５．上部バイアス電力      ：１ＫＷ
６．下部バイアス電力      ：４００Ｗ
条件で行う。
【０１１７】
最後に、最上部に残った樹脂マスクを酸素ガス（プラズマ）中でドライエッチングによる剥離処理により除去する。
【０１１８】
図１０（ｇ）の状態になって偏光フィルタが完成し、ガラス基板上の５酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）が偏光フィルタを形成している。
【０１１９】
また、図１１（ａ）〜（ｉ）はシリコン膜とモールド型を利用してガラス基板に偏光フィルタを形成する手順を示す工程図である。
【０１２０】
図１１（ａ）において、ガラス基板表面にシリコン膜（Ｓｉ膜）を形成する。形成方法としては、スパッタリング法を次の
１．基板温度  ：７０〜１００℃
２．製膜時圧力：７〜８×１０−４Ｔｏｒｒ
３．成膜速度  ：０．５〜１．０Å／ｓｅｃ
４．ＲＦパワー：１００〜２００Ｗ
条件で用いる。
【０１２１】
図１１（ｂ）において、Ｓｉ膜上にＵＶ硬化樹脂を塗布し、上からモールドで押圧する。モールド型としてはシリコン型，石英型ともに使用しうるが、微細構造を形成するナノインプリントにおいては、石英金型の方が光透過性なので適している。ＵＶ硬化樹脂はグランディックＲＣ８７９０（大日本インキ製）を用いる。
【０１２２】
図１１（ｃ）において、モールド背面からＵＶ（紫外線）を照射し、樹脂を固める。モールド型としてシリコン金型を用いる場合は、ＵＶをガラス基板側から与える。
【０１２３】
図１１（ｄ）において、モールド型を離型する。ガラス基板上のＵＶ硬化樹脂に凸状の微細構造が形成されている。
【０１２４】
図１１（ｅ）において、ドライエッチングで、Ｓｉ膜が露出するまで樹脂を除去する。ドライエッチングは以下の
１．ガス種            ：酸素ガス（Ｏ２）
２．ガス流入量        ：２０ｓｃｃｍ
３．圧力              ：０．４Ｐａ
４．樹脂エッチング速度：３０ｎｍ／ｓｅｃ
５．上部バイアス電力  ：１ＫＷ
６．下部バイアス電力  ：６０Ｗ
条件で行う。
【０１２５】
図１１（ｆ）において、ガラス基板が露出するまでＳｉ膜と樹脂をドライエッチングする。ドライエッチングは以下の
１．ガス種            ：ＳＦ６（六フッ化硫黄）、ＣＨＦ３
２．ガス流入量
ＳＦ６  ：２０ｓｃｃｍ
ＣＨＦ３：５ｓｃｃｍ
３．圧力              ：０．３Ｐａ
４．樹脂エッチング速度：５ｎｍ／ｓｅｃ
Ｓｉエッチング速度：３０ｎｍ／ｓｅｃ
５．上部バイアス電力  ：１ＫＷ
６．下部バイアス電力  ：５０Ｗ
条件で行う。
【０１２６】
図１１（ｇ）において、ガラス溝が所望の深さになるまでドライエッチングする。ドライエッチングは以下の
１．ガス種            ：ＣＨＦ３、Ａｒ
２．ガス流入量
Ａｒ    ：５ｓｃｃｍ
ＣＨＦ３：２０ｓｃｃｍ
３．圧力              ：０．３Ｐａ
４．Ｓｉエッチング速度：４ｎｍ／ｓｅｃ
ガラスエッチング速度：１２ｎｍ／ｓｅｃ
５．上部バイアス電力  ：１ＫＷ
６．下部バイアス電力  ：４００Ｗ
条件で行う。
【０１２７】
図１１（ｈ）において、最上部に残ったＳｉ膜を剥離処理により除去する。  シリコンマスクはアルカリ（ＫＯＨ）液でウェット剥離する。
【０１２８】
図１１（ｉ）の状態になって偏光フィルタが完成し、ガラス基板自身の片面が偏光フィルタになっている。
【０１２９】
また、図１２（ａ）〜（ｇ）は金型を使用しない偏光フィルタの製法を説明する工程図である。
【０１３０】
図１２（ａ）において、ガラス基板表面にシリコン膜（Ｓｉ膜）を形成する。形成方法としては、スパッタリング法を次の
１．基板温度  ：７０〜１００℃
２．製膜時圧力：７〜８×１０−４Ｔｏｒｒ
３．成膜速度  ：０．５〜１．０Å／ｓｅｃ
４．ＲＦパワー：１００〜２００Ｗ
条件で用いる。
【０１３１】
図１２（ｂ）において、Ｓｉ膜上に電子線用レジストを塗布する。
【０１３２】
図１２（ｃ）において、「高精度微細幅露光装置」等によって、Ｉ線ステッパを使用する。露光後、現像工程を経て部分的にレジストを除去し、Ｓｉ膜を露出させる。残っているレジストは、以後のエッチング用マスクパターンとなる。
【０１３３】
図１２（ｄ）において、ガラス基板が露出するまでＳｉ膜をドライエッチングする。ドライエッチングは以下の
１．ガス種            ：ＳＦ６、ＣＨＦ３
２．ガス流入量
ＳＦ６  ：２０ｓｃｃｍ
ＣＨＦ３：  ５ｓｃｃｍ
３．圧力              ：０．４Ｐａ
４．Ｓｉエッチング速度：３０ｎｍ／ｓｅｃ
５．上部バイアス電力  ：１ＫＷ
６．下部バイアス電力  ：５０Ｗ
条件で行う。
【０１３４】
図１２（ｅ）において、ガラス基板の溝が所望の深さになるまでドライエッチングする。ドライエッチングは以下の
１．ガス種              ：ＣＨＦ３、Ａｒ
２．ガス流入量
Ａｒ      ：  ５ｓｃｃｍ
ＣＨＦ３  ：２０ｓｃｃｍ
３．圧力                ：０．３Ｐａ
４．ガラスエッチング速度：１２ｎｍ／ｓｅｃ
５．上部バイアス電力    ：１ＫＷ
６．下部バイアス電力    ：４００Ｗ
条件で行う。
【０１３５】
図１２（ｆ）において、最上部に残ったＳｉ膜を剥離処理により除去する。シリコンマスクはアルカリ（ＫＯＨ）液でウェット剥離する。
【０１３６】
図１２（ｇ）の状態になって偏光フィルタが完成し、ガラス基板自身の片面が偏光フィルタになっている。
【０１３７】
（実施形態４）
図１３は本発明の実施形態４における光情報処理装置を略示するブロック図である。図１３に示すように、光記録媒体１０に対して、情報信号の記録および再生を行う装置であり、前述した光ピックアップに相当する４１を備えて構成されている。そして光記録媒体１０を回転操作するスピンドルモータ４８と、情報信号の記録再生を行うに当たって使用される光ピックアップ４１と、光ピックアップ４１を光記録媒体１０の内外周に移動操作するための送りモータ４２と、所定の変調および復調処理を行う変復調回路４４と、光ピックアップ４１のサーボ制御などを行うサーボ制御回路４３と、光情報処理装置の全体の制御を行うシステムコントローラ４７とを備えている。
【０１３８】
その動作をとしてスピンドルモータ４８は、サーボ制御回路４３により駆動制御され、所定の回転数で回転駆動される。すなわち、記録再生の対象となる光記録媒体１０は、スピンドルモータ４８の駆動軸上にチャッキングされ、サーボ制御回路４３により駆動制御されるスピンドルモータ４８によって、所定の回転数で回転走査される。
【０１３９】
光ピックアップ４１は、光記録媒体１０に対する情報信号の記録および再生を行うとき、前述したように、回転駆動される光記録媒体１０に対してレーザ光を照射し、その戻り光を検出する。この光ピックアップ４１は、変復調回路４４に接続されている。そして、情報信号の記録を行う際には、外部回路４５から入力され変復調回路４４によって所定の変調処理が施された信号が光ピックアップ４１に供給される。光ピックアップ４１は、変復調回路４４から供給される信号に基づいて、光記録媒体１０に対して、光強度変調が施されたレーザ光を照射する。
【０１４０】
また、情報信号の再生を行う際には、光ピックアップ４１は、回転駆動される光記録媒体１０に対して、一定の出力のレーザ光を照射し、その戻り光から再生信号が生成され、当該再生信号が変復調回路４４に供給される。
【０１４１】
また、この光ピックアップ４１は、サーボ制御回路４３にも接続されている。そして、情報信号の記録再生時に、回転駆動される光記録媒体１０によって反射されて戻ってきた戻り光から、前述したように、フォーカスサーボ信号およびトラッキングサーボ信号が生成され、それらのサーボ信号がサーボ制御回路４３に供給される。
【０１４２】
変復調回路４４は、システムコントローラ４７および外部回路４５に接続されている。この変復調回路１０４は、情報信号を光記録媒体１０に記録するときには、システムコントローラ４７による制御のもとで、光記録媒体１０に記録する信号を外部回路４５から受け取り、当該信号に対して所定の変調処理を施す。変復調回路４４によって変調された信号は、光ピックアップ４１に供給される。
【０１４３】
また、この変復調回路４４は、情報信号を光記録媒体１０から再生するときには、システムコントローラ４７による制御のもとで、光記録媒体１０から再生された再生信号を光ピックアップ４１から受け取り、当該再生信号に対して所定の復調処理を施す。そして、変復調回路４４によって復調された信号は、変復調回路４４から外部回路４５へ出力される。
【０１４４】
送りモータ４２は、情報信号の記録および再生を行うとき、光ピックアップ４１を光記録媒体１０の径方向の所定の位置に移動させるためのものであり、サーボ制御回路４３からの制御信号に基づいて駆動される。すなわち、この送りモータ４２は、サーボ制御回路４３に接続されており、サーボ制御回路４３により制御される。
【０１４５】
サーボ制御回路４３は、システムコントローラ４７による制御のもとで、光ピックアップ４１が光記録媒体１０に対向する所定の位置に移動されるように、送りモータ４２を制御する。また、サーボ制御回路４３は、スピンドルモータ４８にも接続されており、システムコントローラ４７による制御のもとで、スピンドルモータ４８の動作を制御する。すなわち、サーボ制御回路４３は、光記録媒体１０に対する情報信号の記録および再生時に、該光記録媒体１０が所定の回転数で回転駆動されるように、スピンドルモータ４８を制御する。
【０１４６】
これにより、光源への戻り光の入射を減らし、入射光量を最小にする機能を併有する前述した光ピックアップを用いることで、高汎用性，高信頼性を有する情報の記録または再生を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
本発明に係る光ピックアップおよびこれを用いる光情報処理装置は、光源への戻り光の入射を減らし、入射光量を最小にする機能を併有する効率的で簡便（低アスペクト比）な偏光光学素子を得ることができ、あわせて、コストを削減することができる実用性および量産性に優れた偏光光学素子を備えた光ピックアップ、ならびに不要光の除去方法を提供でき、また、波長の異なる２つの光源を備えたツインビーム方式の光源を用いた場合においてもこの特性を確保することができ、光源からの出射光を適切に出射させるのに好適であり、光ピックアップおよびこれを用いる光情報処理装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】本発明の実施形態１における光ピックアップの概略構成を示す図
【図２】偏光フィルタのマクロ構造を示す（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図
【図３】偏光フィルタに形成されている格子形状の拡大図
【図４】本発明の実施の形態２における光ピックアップの概略構成を示す図
【図５】フィリングファクタに対する（ａ）は波長６６０ｎｍ、（ｂ）は波長７８５ｎｍの偏光方向別の屈折率を示す図
【図６】偏光フィルタ１に（ａ）は波長６６０ｎｍ、（ｂ）は７８５ｎｍの光を入射させた場合の０次透過率および１次回折効率を示す図
【図７】従来の回折素子に異なる偏光方向の光を入射させた場合の回折効率で、（ａ）はＤＶＤ系、（ｂ）はＣＤ系を示す図
【図８】石英を基材とした型の作製方法の手順（ａ）〜（ｄ）を示す工程図
【図９】シリコンを基材とした型の作製方法の手順（ａ）〜（ｄ）を示す工程図
【図１０】ガラス基板にＴａ２Ｏ５を成膜し、Ｔａ２Ｏ５に補正素子を形成する手順（ａ）〜（ｇ）を示す工程図
【図１１】シリコン膜とモールド型を利用してガラス基板に補正素子を形成する手順（ａ）〜（ｉ）を示す工程図
【図１２】金型を使用しない補正素子の製法の手順（ａ）〜（ｇ）を示す工程図
【図１３】本発明の実施形態４における光情報処理装置を略示するブロック図
【図１４】従来の光ピックアップの構成例を示す図
【図１５】偏光性回折素子の構成例を示し、（ａ）は入射光、（ｂ）は戻り光の光路図
【図１６】従来の光ピックアップの別の構成例を示す図
【図１７】光学素子の構成例を示し、（ａ）は入射光、（ｂ）は戻り光の光路図
【符号の説明】
【０１４９】
１  偏光フィルタ
２  回折素子
３  偏光ビームスプリッタ
４  コリメートレンズ
５  １／４波長板
６  対物レンズ
７  光記録媒体
８  検出レンズ
９  受光素子
１０  半導体レーザ
１１  ＤＶＤ用光源
１１ａ  ＤＶＤ用半導体レーザ
１２  ＣＤ用光源
１２ａ  ＣＤ用半導体レーザ
１３  ダイクロイックプリズム
１３ａ  多層膜
４１  光ピックアップ
４２  送りモータ
４３  サーボ制御回路
４４  変復調回路
４５  外部回路
４７  システムコントローラ
４８  スピンドルモータ
５０  石英材料
５１  レジスト
５２  電子線
５３  サブ波長凹凸構造
５５  シリコン材料
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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