CN1762009A - 光衍射器件以及光信息处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种设置在波长不同的多个光束所通过的光路中的光衍射器件。具有周期构造，在上述多个光束中的具有某个波长λ₁的第1光束处于在第1方向(X)上偏光的直线偏光状态时，让上述第1光束几乎完全透过，而在第1光束处于在垂直于第1方向的第2方向(Y)上偏光的直线偏光状态时，让上述第1光束几乎完全衍射。多个光束中的具有与第1光束的波长λ₁不同的波长λ₂的第2光束的至少一部分，不管偏光状态如何，都进行衍射。

Description

光衍射器件以及光信息处理装置

技术领域

本发明涉及一种对应于光的波长以及偏光状态而让衍射作用不同的光衍射器件。另外，本发明还涉及一种能够对基材厚度不同的多种光盘进行数据的记录和/或再生的光信息处理装置。

背景技术

近年来，在光盘等记录介质中记录信息，或从记录介质中读取信息的装置已经非常普及了。记录介质目前正使用的有CD以及DVD等，也开发出了BD(Blu-Ray Disc)等基于新标准的光盘。像这样，多种多样的记录介质分别按照不同的标准进行制作，记录/再生用光的波长、记录密度、记录容量、基材厚度等规格都不同，但已经开发并利用了能够以1台机器对各种记录介质进行信息的记录/再生的装置。

为了通过1台光盘装置，处理对这样的基于各种标准所制作的记录介质的数据记录/再生，需要一种安装有发射出波长不同的光的多个光源的光拾取器。“光拾取器”是一种集成有光源、光检测器、物镜、驱动物镜的执行器等要素的小型装置，对于DVD播放器以及记录器等光盘装置来说，是非常重要的构成要素。

为了对应各种光盘，需要使用具有多个光源的光拾取器，根据作为记录/再生的对象的光盘的种类选择光源，使用从该光源所发射的光，进行数据的写入、擦除/再生动作。

为了既能够承担记录/再生的基本功能，又让光盘装置小型化，且要降低制造费用，要求上述光拾取器的光学系统尽可能紧凑化。

特开2001-14714号公报中记录了具有对应于多种光盘的光学系统的光拾取器的一例。以下，对照图11，对光拾取器的以前例子进行说明。图11中只对上述特开2001-14714号公报中所公布的光拾取器的构成中的主要部分进行了简要显示。

图11中所示的光拾取器，能够对应再生专用DVD-ROM，与能够进行记录的DVD-RAM、DVD-R、DVD-RW等第1类光盘，以及再生专用CD-ROM与能够进行记录的CD-R、CD-RW等第2类光盘。这里，第1类光盘的基材厚度为0.6mm，用来在该类光盘中记录/再生信息的激光的波长为650nm左右(设为波长λ₁)。另外，第2类光盘的基材厚度为1.2mm，用来在该类光盘中记录/再生信息的激光的波长为800nm左右(设为波长λ₂)。

因此，上述光拾取器，具有发射出波长为650nm左右(λ₁)的激光的激光光源101，以及发射出波长为800nm左右(λ₂)的激光的激光光源102。

激光光源101所发射的波长λ₁的光(直线偏光)，被表面形成有具有波长选择性的膜103a的棱镜103所反射之后，被准直透镜104变换为平行光，透过偏光器件109。偏光器件109由偏光性全息图107以及波阻片(相位差板)108构成。

由于全息图107具有偏光依赖性，因此，入射到全息图107中的光不进行衍射，而透过全息图107。换而言之，入射到全息图107中的光的偏光方向(电场矢量)，被设定为不被全息图107所衍射的方向。

波阻片108，对波长λ₁的光具有(5/4)λ₁的延迟，将入射到偏光器件109中的直线偏光变换成圆偏光并出射。从偏光器件109所发射的圆偏光，被物镜110聚光到基材厚为0.6mm的光盘(例如DVD)的记录面111中。记录面111所反射的光，被传送向与来自光源侧的光相反的方向，经物镜110入射到偏光器件109中。因此，光盘所反射的光，被波阻片108变换成向垂直于来自光源侧的直线偏光的偏光方向偏光的直线偏光，入射到偏光性全息图107中。这样，光盘所反射的光，被波阻片108变换成被偏光性全息图107所衍射的直线偏光，透过偏光性全息图107，因此，被全息图107所衍射。该衍射是分割光盘所反射的光的光束剖面而进行的。

上述衍射光经过准直透镜104，被棱镜103所反射。棱镜103所反射的衍射光，入射到靠近激光光源101所设置的光检测器群102中。这样，能够检测出DVD等光盘所反射的光的光量变化，得到聚焦以及跟踪等控制中所使用的信号以及再生信号(RF信号)。

另外，激光光源102所发射的波长为λ₂的光，一部分被树脂等透明部件中形成有凹凸的光栅的全息图113所衍射，形成+1次光以及-1次光等衍射光，但大部分作为0次光透过。

从全息图113所出射的0次光，透过了棱镜103以及波长选择性薄膜103a之后，入射到准直透镜104中。准直透镜104对所入射的发散光进行某个程度的聚光。透过了准直透镜104的波长为λ₂的光，入射到偏光器件109中，但由于其偏光方向被设置为不被偏光性全息图所衍射的方向，因此，与波长为λ₁的光相同，不被偏光全息图107所衍射，而是原样透过偏光全息图107。

波阻片108如前所述，对于波长为λ₁的光具有5/4波阻片的功能，带对于波长为λ₂的光具有不同相位差。波长λ₁＝约650nm的光的5/4波长，形成具有以下的(式1)所示的大波长的相位差。

(式1)

650nm×5/4＝812.5nm≈800nm

由于CD等中所使用的激光的波长λ₂约为800nm，因此，对于波长为λ₂的光，波阻片108具有作为约为1的波阻片的功能。因此，透过了波阻片108的波长为λ₂的光，几乎保持直线偏光不变，从波阻片108中透过。

透过了偏光器件109的光(波长λ₂)，被物镜110聚光到基材厚为1.2mm的光盘(例如CD等)的记录面114中。记录面114所反射的光，经物镜110入射到偏光器件109中。此时，波阻片108如上所述，具有作为1波阻片的功能，因此在返路中也一样，波长为λ₂的光保持直线偏光不变，从波阻片108中透过，入射到偏光性全息图107中。由于入射到偏光性全息图107中的光(波长λ₂)的偏光方向与来路中的偏光方向相同，因此，波长为λ₂的光，没有受到偏光全息图107的衍射作用，原样透过偏光全息图107入射到准直透镜104中。

入射到准直透镜104中的光，经过棱镜103，在没有偏光依赖性的全息图113中其一部分被衍射并产生分支。被全息图113所衍射的光，分割入射到设置在激光光源102附近的光检测器群115中。这样，能够检测出CD等光盘所反射的光的光量变化，得到聚焦以及跟踪等的控制信号与RF信号。

接下来，对上述偏光器件109中所使用的偏光性全息图107的构成与动作原理更详细地进行说明。

偏光性全息图，例如使用铌酸锂等具有各向异性折射率的双折射材料(折射率：n1、n2，折射率差Δn)的基板进行制造。这样的基板的表面上形成有深d的光栅沟，光栅沟内填充有不具有各向异性折射率的各向同性材料(折射率：n1)。

折射率各向异性材料所形成的基板的折射率，例如对偏光方向平行于光栅沟的偏光为n1，对垂直于光栅沟的偏光为n2(n1≠n2)。也即，对偏光方向平行于光栅沟的偏光的折射率，在光栅沟的内外相等，大小为n1。与此相对，对偏光方向垂直于光栅沟的偏光的折射率，在光栅沟的内部为n1，外部为n2。因此，对于偏光方向垂直于光栅沟的偏光，全息图能够起到衍射光栅的功能。

这里，设通过光栅沟的内部与外部(沟部之间的部分)的光的相位差为φ，则透过全息图的光(波长λ)的透过率T，通过以下的式2表示。

(式2)

T＝cos²(φ/2)

相位差φ一般通过下面的式3表示。

(式3)

φ＝2πΔnd/λ

这里，Δn为光栅沟内部与沟间部分之间的折射率差。本实施方式中，对于偏光方向垂直于光栅沟的偏光，Δn＝n1-n2，对于偏光方向平行于光栅沟方向的偏光，Δn＝n1-n1＝0。

因此，平行于光栅沟的偏光的透过率T，将Δn＝0代入到式3中，则变为φ＝0，因此如下面的式4所示。

(式4)

T＝1

与此相对，在垂直于光栅沟的偏光的情况下，相位差φ通过式5表示不。

(式5)

φ＝2π(n1-n2)d/λ

式5中，如果设定光栅沟的深度d使得φ＝π，则垂直于光栅沟的偏光的透过率T＝0，该偏光被完全衍射。

因此，设定光的偏光方向与全息图107的光栅沟的方向之间的关系，使得从光源侧向光盘方向前进的波长为λ₁以及波长为λ₂的光，不会感到偏光性全息图107的衍射光栅的存在，而直接透过。这种情况下，入射到偏光器件109中的光，不管其波长为多少，都不在偏光性全息图107中衍射。

与此相对，光盘所反射的光入射到偏光全息图107中时，波长为λ₁的光的偏光方向，与来路中的波长为λ₁的光的偏光方向垂直。换而言之，返路中的波长为λ₁的光的偏光方向垂直于光栅沟。因此，如果设定上述式中的λ等于λ₁，制作全息图107，则该光完全被全息图107所衍射。另外，返路中的波长为λ₂的光，处于与在来路中时相同的偏光状态，因此，波长为λ₂的光透过全息图107，不发生衍射。

这样，如果是采用具有偏光依赖性的全息图，与具有波长依赖性的相位板的构成，DVD用光的往返光路与CD用光的往返光路的大部分可以共用，因此能够降低光拾取器的总部件数，同时还能够实现小型化以及低成本化。

近年来，为了通过让构成部件进一步集成化，光拾取器小型化，并降低价格，实现一种更加紧凑化的低价的光盘装置，有人提案了一种将波长不同的光源(半导体激光器芯片)靠近设置在同一个基板上的光拾取器，以及使用将这些光源一体化所形成的集成设备的光拾取器。这些光拾取器中，波长不同的光能够几乎完全共用光学系统。

特开平2000-76689号公报中，公布了像这样将多个光源集成在1个芯片内的光拾取器的一例。图12中显示了该特开平2000-76689号公报中所述的光拾取器的构成。

图12的光拾取器中，靠近设置的两个半导体激光器121、122，分别发射波长不同的光(波长λ₁)、光(波长λ₂)。这里，波长λ₁例如为约650nm，波长λ₂例如为约800nm。图12中，实线表示波长λ₁的光路，虚线表示波长λ₂的光路。

半导体激光器122所发射的波长为λ₂的光的一部分，被形成在透明部件123的光源侧的衍射光栅所衍射，形成0次光与±1次光这3个光束，3个光束用于跟踪。

衍射光栅124的光栅沟的深度，被设定为不对半导体激光器121所发射的波长为λ₁的光束进行衍射。波长为λ₁的光的一部分，与波长为λ₂的光束的一部分，分别被形成在透明部件125的内外的全息图126以及127所衍射，但大部分光直接透过。所透过的光经准直透镜128与物镜129，聚光到分别具有适合于各个波长的基材厚度的光盘的记录面130、131中。被该记录面130、131所反射的光，沿着反向路线回到全息图127、126中。

全息图127中，调节其光栅沟的深度，使得波长为λ₁的的光衍射，而波长为λ₂的光不衍射。与此相对，全息图126中，调节其光栅沟的深度，使得波长为λ₂的的光衍射，而波长为λ₁的光不衍射。

通过上述构成，对波长不同的光束，通过不同的全息图对各个光束的一部分进行衍射，通过这样，能够将光盘所反射的光导入到检测器群132中。

图12所示的光拾取器，通过将两个光源(半导体激光器121、122)集成化，能够进一步小型化，同时，能够通过半导体芯片的安装精度，来固定波长不同的光与光轴的相对关系。因此，光学系统的排列变得容易，其结果是，能够让光拾取器的装配调整简单化，提高生产性。

但是，使用上述以前的光拾取器的光盘装置中，存在以下问题。

在再生专用光盘装置的情况下，信号的S/N比不需要是特别高的值，因此，即使光源的输出较小，且光学系统的光传递损耗的大小为某个程度，在实用上也不会造成影响。但是，在进行信息(数据)的记录或重写的光盘装置的情况下，由于光盘的记录层中形成相变化标记，因此需要足够大的光功率。特别是近年来，要求提高记录传送速度，在短时间内记录大容量的数据，因此需要提高倍速记录性能。如果提高了倍速，就缩短了激光对记录层的照射时间，因此需要进一步提高光功率。为了对应于该要求，激光器不断进行高输出化，但激光器的输出越大，激光器器件的制作就越困难，同时，消耗功率增加以及发热等问题也变得显著。因此，需要尽可能缩小光学系统的光传输损耗。

特开2001-14714号公报中所公布的装置(图11)中，在进行DVD以及CD的任一个的记录/再生的情况下，在从光源到光盘的来路上透过偏光性全息图107时，并不发生衍射器件所引起的衍射，不产生光的传输损耗。但是，在进行CD的再生时，为了将信号光分束给光检测器而使用的另一个全息图113中，不管光的偏光方向怎样，都会产生光的衍射。通过该全息图113所形成的0次光的透过率(不衍射的光的透过率)T，通过以下的式6表示。

(式6)

T＝cos²(πt(n-1)/λ₂)

这里，t为衍射光栅深度(光栅沟的深度)，n为形成有衍射光栅的透明部件的折射率。

为了检测出来自CD的信号，需要产生某个程度的衍射光，因此，即使在CD再生用光从光源到光盘的过程中，也会产生因全息图113所引起的衍射损耗。并且，CD再生用光源是称作红外激光器的波长为780nm作用的半导体激光器，因此很容易高输出化，动作电流值也很低。因此，能够提高激光的输出，对插入上述全息图113所引起的衍射损耗进行补偿。

特开平2000-76689号公报中所公布的装置中，用作CD或DVD光源的半导体激光器121、122所发射的光，通过CD或DVD用检测全息图126、127时，不管偏光方向如何，都会产生衍射。因此，来路上的光产生了衍射损耗。

另外，任一个光源(半导体激光器121、122)所发射的光，在光学系统的来路中，都通过CD或DVD用检测全息图126、127这两者。因此，产生了双重衍射损耗。为了防止这样的双重衍射损耗，通过将衍射光栅的深度以及折射率设定为最佳值，让两个检测全息图的任一个中不产生衍射。例如，在CD再生用光通过DVD用检测全息图时，可以进行设定，使得DVD用检测全息图的衍射光栅的凹凸，相对CD再生用光的波长，相位偏移了2π。另外，在DVD再生用光通过CD用检测全息图时，可以进行设定，使得衍射光栅的凹凸，相对DVD的波长相位偏移了2π。

上述装置中，由于检测用全息图126、127靠近光源(半导体激光器121、123)，因此衍射光栅的衍射间距较小，另外，光栅沟形成得较深，使得两种光中的另一种光不发生衍射。例如，通过位于在光轴上距离DVD用光的发光点(光源)为2mm的位置上的检测全息图，为了让衍射光入射到距离光源700μm处的光检测器中，需要将该检测用全息图的衍射间距Λ设定为以下的式7所决定的大小。

(式7)

Λ＝λ₁/sin(atn(θ))＝0.65/sin(atn(0.7/2))＝2.0μm

与此相对，对DVD用光作用2π的相位差，对CD用光进行衍射的光栅沟深度d₃，根据以下的式8进行决定。

(式8)

n₃×d₃＝mλ₁(m＝1，2，3...)

如果n₃＝2.0，λ₁＝0.65，则d₃＝0.33μm

光栅沟深d₃与光栅间距Λ的比(纵横比＝d₃/Λ)，为0.3/3/(2/2)＝0.33左右。

在衍射光栅的加工尺寸较大的情况下，上述纵横比所示的剖面能够形成理想的矩形形状的光栅沟图形，但细微加工的尺寸越小，加工精度就越低，剖面从矩形形状变化成正弦波形状，因此产生了10～20％左右的衍射损耗。也即，为了将来自激光光源的光高效地传送给光盘面，希望能够使用不会产生不需要的衍射的偏光性类型的衍射器件。

其他的问题点，是由于光盘的基材所具有的双折射而引起的。光盘的基材，所通过光学透明的树脂成型而制作的。由于树脂是高分子材料，因此其折射率显示出各向异性。所以，如果成型过程中树脂的一部分发生流动，产生偏置，光盘的一部分或全体就会显示出双折射性。尤其是CD等那样的，基材厚度越大，双折射性就越显著的情况很多。另外，由于控制价格较低，同时还提高生产量，市场上也有很多超出了标准所规定的双折射性的允许范围的光盘，光盘装置需要也能够对应这样的光盘。另外，光盘基材的双折射性，很容易表现出在从盘的内周侧指向外周侧的径向上各向异性的轴。

如果光盘基材显示出双折射性，则从基材中透过的光的偏光状态会发生变化。因此，存在偏光性全息图所衍射的光量，依赖于基材所具有的双折射性进行变动的问题。极端的情况下，特开2001-14714号公报中所示的装置(图11)中，考虑到光盘基材的滞相轴相对盘的径向倾斜了45°，且基材显示出与1/4波阻片相同的延迟的情况。这种情况下，从光盘返回的光的偏光方向，垂直于从光源入射向偏光全息图中的光的偏光方向，从光盘所返回的光被偏光全息图109完全衍射。于是，没有了应当被CD用检测全息图113所衍射并导入到光检测器115中的光，信号光量变为0。

另外，特开平2000-76689号公报中所公布的装置(图12)中，CD检测用全息图以及DVD检测用全息图都不依赖于偏光，因此即使盘基材具有双折射性，其影响也不会使得检测光量变动。也即，从避免盘基材的双折射所引起的问题的观点出发，使用不依赖于偏光的类型的全息图是很理想的。

如上所述，特开2001-14714号公报中所公布的装置(图11)中，能够高效地将波长短的DVD用光导入到光盘面，但由于使用偏光性全息图109，受到了盘基材的双折射影响，来自CD的信号有可能会变为0。这不但影响到了RF信号的读取，还给聚焦以及跟踪控制也带来了不良影响。

另外，特开平2000-76689中所公布的装置(图12)中，由于全息图126、127不具有偏光依赖性，因此不会受到光盘基材的双折射性的影响，但存在光传送效率低这一问题。

这样，以前没有一种光的往返路途中都显示出高光传送效率，且不受光盘基材的双折射的影响的全息图(光衍射器件)。

发明内容

本发明为了解决上述的问题，目的在于提供一种显示出高光传送效率，且不受光盘基材的双折射的影响的光衍射器件，以及具有该光器件的光盘装置。

本发明的光衍射器件，设置在波长不同的多个光束所通过的光路中，具有周期构造，在上述多个光束中，具有某个波长λ₁的第1光束，处于在第1方向X上偏光的直线偏光状态时，让上述第1光束几乎完全透过，而在上述第1光束处于在垂直于第1方向的第2方向Y上偏光的直线偏光状态时，让上述第1光束几乎完全衍射；让上述多个光束中，具有与上述第1光束的波长λ₁不同的波长λ₂的第2光束的至少一部分，不管偏光状态如何，都进行衍射。

作为优选方式，上述周期构造，在上述第1光束是在上述第1方向X上偏光的直线偏光时，将其变换成具有周期性的约2nπ的相位差(n为0以外的整数)的光，在上述第1光束是在上述第2方向Y上偏光的直线偏光时，将其变换成具有周期性的约(2m+1)π的相位差(m为整数)的光；并且，在上述第2光束是在与上述第1方向X几乎一致的方向上偏光的直线偏光时，将其变换成具有周期性的约2nπλ₁/λ₂的相位差的光，在上述第2光束是在与上述第2方向Y几乎一致的方向上偏光的直线偏光时，将其变换成具有周期性的约(2m+1)πλ₁/λ₂的相位差的光。

作为优选方式，设在上述第1方向X上偏光的直线偏光的波长为λ₁时的周期性折射率差为Δn₁，波长为λ₂时的周期性折射率差为Δn₂，且设在上述第2方向Y上偏光的直线偏光的波长为λ₁时的周期性折射率差为Δn₁₁，波长为λ₂时的周期性折射率差为Δn₂₂，这种情况下，上述周期构造，在上述第1光束是在上述第1方向X上偏光的直线偏光时，将其变换成具有周期性的约2Nπ的相位差(N为0以外的整数)的光，在上述第1光束是在上述第2方向Y上偏光的直线偏光时，将其变换成具有周期性的约(2M+1)π的相位差(M为整数)的光；并且，在上述第2光束是在与上述第1方向X几乎一致的方向上偏光的直线偏光时，将其变换成具有周期性的约2NπΔn₂λ₁/(Δn₁λ₂)的相位差的光，在上述第2光束是在与上述第2方向Y几乎一致的方向上偏光的直线偏光时，将其变换成具有周期性的约(2M+1)πΔn₂₂λ₁/(Δn₁₁λ₂)的相位差的光。

作为优选方式，上述周期构造，具有周期性交互排列的第1区域A与第2区域B，上述第1以及第2区域，分别具有至少1个层，在设对于具有在某个方向X上的偏光方向的波长为λ₁的直线偏光的光，区域A的第i(i＝1，2，3...I)层(I为包括空气层的A区域的总层数)的折射率为n_1A(i)，厚度为t_A(i)，区域B的第j(j＝1，2，3...J)层(J为包括空气层的B区域的总层数)的折射率为n_1B(j)，厚度为t_B(j)，且对于具有在垂直于上述方向X的方向Y上的偏光方向的波长为λ₁的直线偏光，区域A的第i(i＝1，2，3...I)层的折射率为n_11A(i)，区域B的第j(j＝1，2，3...J)层的折射率为n1_11B(j)的情况下，

∑t_A(j)＝∑t_B(j)  成立，

且满足

∑(n_1A(i)×t_A(i))-∑(n_1B(j)×t_B(j))＝Lλ₁  (L为0以外的整数)

且  ∑(n_11A(i)×t_A(i))-∑(n_11B(j)×t_B(j))＝(2M+1)λ₁/2

                                                (M为整数)

或

∑(n_1A(i)×t_A(i))-∑(n_1B(j)×t_B(j))＝(2M+1)λ₁/2(M为整数)

且

∑(n_11A(i)×t_A(i))-∑(n_11B(j)×t_B(j))＝Lλ₁     (L为0以外的整数)。

作为优选方式，上述周期构造，具有在厚度为d的层内周期性交互排列的折射率各向异性区域与折射率各向同性区域；设上述折射率各向异性区域对波长为λ₁的常光以及非常光，折射率分别为n₀与n₁，上述折射率各向同性区域对波长为λ₁的光的折射率为n₃时，d、n₁、n₂、n₃以及λ₁满足

d(n₃-n₁)＝Lλ₁                (L为0以外的整数)

且

d(n₃-n₂)＝(2M+1)λ₁/2         (M为整数)

或

d(n₃-n₁)＝(2M+1)λ₁/2         (M为整数)

且

d(n₃-n₂)＝Lλ₁                (L为0以外的整数)。

作为优选方式，上述周期构造，具有在厚度为d的层内周期性交互的第1以及第2折射率各向异性区域；在设上述第1折射率各向异性区域对波长为λ₁的常光、非常光的折射率分别为n₀、n₁，上述第2折射率各向异性区域对常光、非常光的折射率分别为n₀₁、n₁₁的情况下，

d、n₁、n₂、n₀₁、n₁₁满足

d(n₀-n₀₁)＝Lλ₁                (L为0以外的整数)

且

d(n₁-n₁₁)＝(2M+1)λ₁/2         (M为整数)

或

d(n₀-n₀₁)＝(2M+1)λ₁/2         (M为整数)

且

d(n₁-n₁₁)＝Lλ₁                (L为0以外的整数)。

作为优选方式，上述周期构造，具有周期性交互排列的厚度为d₁的第1折射率各向异性区域，以及厚度为d₂的第2折射率各向异性区域；在设上述第1折射率各向异性区域对波长为λ₁的常光、非常光的折射率分别为n₀、n₁，上述第2折射率各向异性区域对常光、非常光的折射率分别为n₀₁、n₁₁的情况下，

满足  d₂(n₀₁-1)-d₁(n₀-1)＝Lλ₁

                               (L为0以外的整数)

且  d₂(n₁₁-1)-d₁(n₁-1)＝(2M+1)λ₁/2

                               (M为整数)

或

d₂(n₀₁-1)-d₁(n₀-1)＝(2M+1)λ₁/2(M为整数)

且

d₂(n₁₁-1)-d₁(n₁-1)＝Lλ₁       (L为0以外的整数)。

作为优选方式，上述周期构造，具有在厚度为d的层内周期性交互的第1以及第2折射率各向异性区域，与形成在上述第1以及第2折射率各向异性区域上的折射率为n₄，厚度为t的膜F₁；在设上述第1折射率各向异性区域对波长为λ₁的常光、非常光的折射率分别为n₀、n₁，上述第2折射率各向异性区域对常光、非常光的折射率分别为n₀₁、n₁₁的情况下，在上述第1折射率各向异性区域中存在有上述膜F₁时，

满足

d(n₀₁-n₀)-t(n₄-1)＝Lλ₁         (L为0以外的整数)

且

d(n₁₁-n₁)-t(n₄-1)＝(2M+1)λ₁/2  (M为整数)

或

d(n₀₁-n₀)-t(n₄-1)＝(2M+1)λ₁/2  (M为整数)

且

d(n₁₁-n₁)-t(n₄-1)＝Lλ₁          (L为0以外的整数)；

在上述第2折射率各向异性区域中存在有上述膜F₁时，

满足

d(n₀₁-n₀)-t(1-n₄)＝Lλ₁       (L为0以外的整数)

且

d(n₁₁-n₁)-t(1-n₄)＝(2M+1)λ₁/2  (M为整数)

或

d(n₀₁-n₀)-t(1-n₄)＝(2M+1)λ₁/2  (M为整数)

且

d(n₁₁-n₁)-t(1-n₄)＝Lλ₁         (L为0以外的整数)。

作为优选方式，上述膜F₁通过离提法形成。

作为优选方式，上述周期构造，通过在折射率各向异性基板中周期性形成的凹凸的凹部中填充折射率各向同性材料而形成。

作为优选方式，上述周期构造，通过在折射率各向异性基板中周期性形成的凹凸的凹部中填充折射率各向异性材料而形成。

作为优选方式，上述多个光束中的至少两个，偏光方向几乎互相垂直。

作为优选方式，上述光衍射器件，具有让能够透过光束的开口区域，对应于上述光束的波长进行变化的开口限制机构。

作为优选方式，上述光衍射器件中形成有同心圆状的阶梯构造，其级差为具有不同波长的上述多个光束中的至少1个光束的波长的整数倍。

本发明的光信息处理装置，能够在多种光信息介质中写入数据，和/或从上述光信息介质中读取数据，具有：形成波长不同的多个光束的光源；以及将上述光束聚光，在上述光信息介质的信号面上形成光点的物镜；以及设置在上述光源与上述物镜之间的光衍射器件与波阻片；以及检测出上述光信息介质所反射的上述光束的强度的光检测器。对于上述多个光束中的至少两个光束，在从上述光源到上述物镜之间的光路，与被光信息介质的信号面所反射到上述光检测器之间的光路的共同部分中，设置有上述光衍射器件。上述光衍射器件，给上述至少两个光束中的具有波长λ₁的第1光束，周期性加载约为2nπ的相位差(n为0以外的整数)，给具有波长λ₂的第2光束，周期性加载约为2nπλ₁/λ₂的相位差。透过了上述光衍射器件的上述第1光束，经上述物镜聚光在第1光信息介质的信号面上，被上述信号面所反射的第1光束，经上述物镜入射到上述光衍射器件中，被上述光衍射器件，周期性加载约2nπ+α的相位差(α为0以外的实数)；透过了上述光衍射器件的上述第2光束，经上述物镜聚光在第2光信息介质的信号面上，被上述信号面所反射的第2光束，经上述物镜入射到上述光衍射器件中，被上述光衍射器件，周期性加载约(2nπ+α)λ₁/λ₂的相位差。

作为优选方式，上述第1光束的相关α为(2m+1)π(m为整数)。

本发明的光信息处理装置，能够在多种光信息介质中写入数据，和/或从上述光信息介质中读取数据，具有：形成波长不同的多个光束的光源；以及将上述光束聚光，在上述光信息介质的信号面上形成光点的物镜；以及设置在从上述光源到上述物镜之间的光路，与被上述光信息介质的反射到上述光检测器之间的光路的共同部分中的光衍射器件与波阻片；以及检测出上述光信息介质所反射的上述光束的强度的光检测器。上述光衍射器件，由上述任一个所述的光衍射器件构成。

作为优选方式，具有移动上述物镜的机构，上述光衍射器件安装在移动上述物镜的机构上。

作为优选方式，上述波阻片，对上述多个光束中的具有波长λ₁的光束，具有约(2M+1)λ₁/4的延迟(M为整数)，对具有波长λ₂的光束，具有约Nλ₂的延迟(N为整数)。

作为优选方式，上述波阻片，对上述多个光束中的具有波长λ₁的光束，具有约(2M+1)λ₁/4的延迟(M为整数)，对波长为λ₂的光束，具有约(2N+1)λ₂/2的延迟(N为整数)。

作为优选方式，上述至少两个光束，从上述光源出射并入射到上述光衍射器件中时，在互相垂直的方向上偏光。

本发明的电子设备，具有上述任一个光信息处理装置；以及让根据多个不同的标准所制作的记录介质旋转的驱动部。

附图说明

图1(a)以及(b)为说明本发明中的光衍射器件的基本动作的图。

图2为说明本发明的光信息处理装置的第1实施方式1的构成的剖面图。

图3(a)以及(b)为说明基于本发明的光衍射器件与波阻片所构成的偏光器件的动作的图。

图4(a)为显示第1实施方式中的光衍射器件5所分束的光入射到检测器3a、3b、3c、3d中的状态的图，图4(b)为说明检测光与检测器3a、3b、3c、3d的位置关系的一例的平面图，图4(c)为模式说明光衍射器件5的沟图形的平面图。

图5为说明本发明的第1实施方式中所使用的光衍射器件的构成的剖面图。

图6(a)至(c)为说明基于本发明的光衍射器件的各种实施方式的图。

图7为说明基于本发明的光衍射器件的另一个实施方式的构成的剖面图。

图8为说明基于本发明的光衍射器件的另一个实施方式的构成的剖面图。

图9为说明基于本发明的光衍射器件的另一个实施方式的构成的剖面图。

图10为说明本发明的光衍射器件中的侧面蚀刻与锥度以及衍射效率之间的关系的曲线图。

图11为说明光盘装置的第1以前例子的构成的剖面图。

图12为说明光盘装置的第2以前例子的构成的剖面图。

具体实施方式

本发明中，为了将光拾取器小型化，将发射不同波长的光束的光源靠近或一体化在1个芯片上，同时，对不同波长的光束共用光衍射器件以及光检测器。

图1(a)显示了波长为λ₁的光束入射到基于本发明的光衍射器件5中的状态。图1(a)的上侧显示了光衍射器件5的剖面，下侧模式显示了光衍射器件5的正面部分。向着平行于第1方向X的方向偏光的光束(波长λ₁)，如图1(a)所示，能够几乎不被光衍射器件5的周期构造11所衍射，而透过光衍射器件5，而向着平行于第2方向Y的方向偏光的光束(波长λ₁)，几乎完全被光衍射器件5的周期构造11所衍射。

另外，图1(b)显示了波长为λ₂的光束入射到光衍射器件5中的状态。这里，设λ₁＜λ₂的关系成立。图1(b)的上侧显示了光衍射器件5的剖面，下侧模式显示了光衍射器件5的正面部分。在波长为λ₂的光束的情况下，不管其偏光方向向着平行于第1方向X的方向偏光，还是向着平行于第2方向Y的方向偏光，都如图1(b)所示，一部分被光衍射器件5的周期构造11所衍射，剩余部分透过。

这样，本发明的光衍射器件5具有偏光依赖性与波长依赖性的特征，但最重要的特征是，对于波长为λ₁的光束来说，根据偏光方向的不同，衍射的有无大大不同，与此相对，对于波长为λ₂的光束来说，不管偏光方向如何，都总是衍射入射光的一部分。

通过像这样在光拾取器中使用新型光衍射器件5，对于波长相对较长，输出容易变大的光束(例如CD用光束)，不管其偏光状态的变化如何，都始终能够生成衍射光。因此，能够解决图11中所示的以前的装置中所产生的问题，也即受到盘基材的双折射的影响，对来自CD的信号的检测变为0这一问题。

另外，图11的偏光全息图107，对于具有DVD用波长的光束，能够起到光衍射器件的作用，而对于具有CD用波长的光束，不能够起到光衍射器件的作用，因此，另一个CD用全息图113所必不可少的。另外，图12中所示的以前的装置中，也需要对CD用光束与DVD用光束分别设置衍射光栅。

与这些以前的技术相比，本发明中，通过1个光衍射器件5，不但能够对DVD用光束，还能够对CD用光束进行适当的衍射。

下面对照附图，对本发明的实施方式进行说明。

(实施方式1)

首先，对照图2至图5，对基于本发明的光信息处理装置的第1实施方式进行说明。本实施方式的光信息处理装置，是具有本发明的光衍射器件的光拾取器。图2中显示了该光拾取器的全体构成。

图2的光拾取器，用于能够向多种光盘写入数据，和/或从光盘读取数据的光盘装置。进行记录再生动作时，通过光盘装置内的马达等驱动部(未图示)来旋转光盘装置。

本实施方式的光拾取器，具有形成波长不同的多个光束的光源，以及将光束聚光，在光盘的信号面上形成光点的物镜，以及设置在光源与物镜之间的光衍射器件与波阻片，以及检测出光盘所反射的光束的强度的光检测器。另外，光源最好由发射不同波长的光的单个激光芯片所构成，但也可以将两种激光芯片靠近设置。

从光源到物镜之间的光路，与被光盘的信号反射面所反射到光检测器之间的光路的共同部分中，设置有基于本发明的光衍射器件。

下面对本发明的光拾取器的构成，更加详细地进行说明。

首先对照图2。本实施方式中的光检测器3，形成在硅片等半导体基板2上，基板2上安装有发射波长为λ₁以及波长为λ₂的两种激光的激光芯片1。光检测器3，由通过光电效果将光变换成电气信号的多个光电二极管构成。激光芯片1所发射的激光中，例如波长λ₁约为650nm，波长λ₂约为800nm。本实施方式中，波长为λ₁的激光用于DVD，波长为λ₂的激光用于CD。

激光芯片1所发射的波长为λ₁的激光，被准直透镜4所平行化之后，透过偏光器件7。偏光器件7是将光衍射器件5与波阻片6一体化所得到的器件。偏光器件7与物镜8一起安装在支持部件35上，通过执行器36来一体驱动偏光器件7与物镜8。

偏光器件7中所包含的光衍射器件5，给从作为光源的激光芯片1侧所入射的波长为λ₁的光，周期性加载约为2nπ的相位差(n为0以外的整数)。也即，能够几乎不对从光源侧所入射的波长为λ₁的光进行衍射，而让其透过。

透过了偏光器件7的光(波长λ₁)，被物镜8聚光在光盘的记录面9上，并被反射。发射光再次经物镜8入射到偏光器件7中，被偏光器件7中的光衍射器件5所衍射。光衍射器件5，给光盘所反射的波长为λ₁的光，周期性加载约为2nπ+α的相位差(α为0以外的实数)。也即，光衍射器件5，将光盘侧所入射的波长为λ₁的光的至少一部分衍射。另外，在α为(2m+1)π时(m为整数)，从光盘侧所入射的波长为λ₂的光几乎全部被衍射。被光衍射器件5所衍射的光，经准直透镜4入射到光检测器3中。光检测器3生成对应于光量变化的电气信号，该电气信号为聚焦控制信号、跟踪控制信号以及RF信号。

另外，激光芯片1所发射的波长为λ₂的激光，被准直透镜4所平行化之后，透过偏光器件7。偏光器件7中所包含的光衍射器件5，给从作为光源的激光芯片1侧所入射的波长为λ₂的光，周期性加载约为2nπλ₁/λ₂的相位差。因此，波长为λ₂的光的一部分被光衍射器件5所衍射，其余的透过光衍射器件5。

透过了光衍射器件5的光，被物镜8聚光在基材厚度不同的光盘的记录面10上，并被记录面10所反射。发射光再次经物镜8入射到偏光器件7中，被偏光器件7中的光衍射器件5所衍射。光衍射器件5，给光盘所反射的波长为λ₂的光，周期性加载约为(2nπ+α)λ₁/λ₂的相位差(α为0以外的实数)。被光衍射器件5所衍射的光，经准直透镜4入射到光检测器3中。光检测器3生成对应于光量变化的电气信号，该电气信号为聚焦控制信号、跟踪控制信号以及RF信号。

图3(a)以及图3(b)为模式说明图2的偏光器件7，对波长λ₁、λ₂的光的衍射的偏光依赖性。

图3(a)中模式说明了波长为λ₁的光从相反方向通过偏光器件7的情况。从光源侧(图中下侧)入射到偏光器件7中的波长为λ₁的光，例如是具有平行于纸面的偏光方向的直线偏光。这样的光，能够透过具有周期构造11的衍射器件5。另外，图中所示的偏光器件7的周期构造11，是由在垂直于纸面的方向延伸的衍射沟所构成的。光衍射器件5的周期构造11，具有偏光依赖性，在偏光方向平行于纸面的直线偏光(波长λ₁)透过光衍射器件5时，对应于周期构造11的入射位置，透过光中产生2Nπ(N为0以外的整数)的相位差。本实施方式的光衍射器件5，在N不为0这一点上，与特开2001-14714号公报中所记录的衍射光栅(图11中的全息图107)大不相同。本实施方式中，光衍射器件5的透过光中所产生的周期相位差等于2π的整数倍(光衍射器件5所产生的光路差等于波长λ₁的整数倍)，因此，按照光的衍射原理，对于波长为λ₁的光来说，周期构造11等同与不存在的状态。因此，上述光不被光衍射器件5所衍射，而是透过。

像这样透过了光衍射器件5的光，接下来又通过波阻片6。波阻片6，对波长为λ₁的光，具有相当于(m±1/4)波长(m为整数)的延迟。本实施方式中，波阻片6，对于波长为λ₁(650nm)的光，具有作为5/4波阻片的功能。因此，波长为λ₁的直线偏光，被波阻片6变换成圆偏光。

被未图示的光盘所反射而返回的光(圆偏光)，被波阻片6变换成直线偏光。该直线偏光的偏光方向(垂直于纸面)，垂直于从光源侧入射到光衍射器件5中的光的偏光方向。对于这样的直线偏光，衍射器件5的周期构造11，对应于入射位置周期性产生(2M+1)π的相位差(M为整数)。因此，根据光的衍射原理，该直线偏光被完全衍射(参照式2)。

接下来，对照图3(b)，对偏光器件7对波长为λ₂的光的动作进行说明。

如图3(b)所示，在从光源侧入射到光衍射器件5中的波长为λ₂的光(偏光方向平行于纸面的直线偏光)，入射到偏光器件7中时，由光衍射器件5的周期构造11，产生约为2Nπλ₁/λ₂的相位差。由于N不为0，因此所产生的相位差不会为0。所以，在光衍射器件5中，产生了某个程度的波长为λ₂的光的衍射。

另外，严密的说，由于光衍射器件5的材料中波长分散，因此波长为λ₁的光与波长为λ₂的光之间产生折射率差。这里，设构成周期构造11的媒质的周期性折射率差对波长为λ₁、λ₂的光分别为Δn1、Δn2。这种情况下，周期构造11中产生2NπΔn2·λ₁/(Δn1·λ₂)的相位差，该相位差在光衍射器件5的材料中波长分散较大，不能够忽视。

设λ₁＝650nm(DVD用波长的光)，λ₂＝800nm(CD用波长的光)，N＝1，则不产生衍射的光(0次光)的透过效率，用下面的式9来表示。

(式9)

cos²((2πλ₁/λ₂)/2)＝cos²((2π×650/800)/2)＝69％

从式9可以得知，所入射的光的39％被光衍射器件5所衍射。

另外，从光盘返回的波长为λ₂的光，如图3(b)所示，入射到偏光器件7中时，被光衍射器件5的周期构造11产生了(2M+1)πλ₁/λ₂的相位差。因此，波长为λ₁的光或波长为λ₂的光中，具有相对较大的波长的光，只要不是另一个光的波长的整数倍(2倍、3倍、...)大小，就无法将对两个光的衍射光设为0。

另外，由于上述的波长分散，严密地说产生了(2M+1)πΔn₂₂λ₁/Δn₁₁λ₂)的相位差。Δn₁₁、Δn₂₂分别是周期构造对应于从光盘返回的波长为λ₁、λ₂的光，经过波阻片6入射到光衍射器件5中时的偏光状态的周期性折射率差。

设λ₁＝650nm(DVD用波长的光)，λ₂＝800nm(CD用波长的光)，M＝1，则±1次衍射光的各个衍射效率，用下面的式10来表示。

(式10)

(2/π)²×cos²((πλ₁/λ₂)/2)＝cos²((π×650/800)/2)＝8.4％

除了±1次衍射光以外的光，几乎都作为0次光透过衍射光栅。

另外，受到偏光的影响最大的是，CD的基材具有大约等价于1/4波阻片的双折射的情况。这种情况下，变为与入射时垂直的方向的直线偏光。此时的±1次衍射光的衍射效率，满足完全衍射条件，±1次衍射光的大约37％左右作为信号光返回。也即，返回光量根据各种偏光状态而变化，但即使在最差的情况下也不为0。

图4(a)中显示了被光衍射器件5所分束的光入射到检测器3a、3b、3c、3d中的状态。图4(b)为说明检测光与检测器3a、3b、3c、3d的位置关系的一例的平面图。另外，图4(b)模式为说明光衍射器件5的沟图形的平面图。

光衍射器件5，如图4(b)所示，以在对应于光盘的轨迹方向延伸的分界线阿日界，分割成两块。所分割的两个区域中的一个，将光盘的外周侧所反射的光，衍射到检测器3b、3d中，所分割的两个区域中的另一个，将光盘的内周侧所反射的光，衍射到检测器3a、3c中。图4(a)中用实线表示波长为λ₂的光束，用虚线表示波长为λ₁的光束。设从光衍射器件5衍射向光检测器3a、3b方向的光为+1次光，则从光衍射器件5衍射向光检测器3c、3d方向的光为-1次光。

上述光衍射器件5中，通过在位于分界线的右侧的光栅激光与位于左侧的光栅晶格之间设置差异，能够让+1次光与-1次光之间所形成的角度，在分界线的左右变化。图4的例子中，分界线右侧的光栅间隔，与分界线左侧的光栅间隔相比，相对较短。

如果光束点在光盘面上的位置偏离了轨迹的中心，衍射光量便会显示出非对称性。该衍射光量的非对称性，依赖于光束点从轨迹中心偏移的大小。因此，通过将光检测器3c的输出减去光检测器3d的输出，就能够定量检测出上述衍射光量的不对称性。根据通过这样的运算所得到的信号(跟踪错误信号)，能够进行基于推挽法的跟踪检测。

另外，如果对光盘面进行聚焦，则作为形成在检测器中的光束点的大小变化显示出来。通过将光检测器3a的输出减去光检测器3b的输出，就能够检测出光束点大小的变化。根据通过上述运算所得到的信号，能够进行基于SSD法(Spot Size Detection)的聚焦检测。

另外，沿着光盘的轨迹所写入的数据，例如通过将光检测器3c的输出与光检测器3d的输出相加，就能够进行检测(再生)。通过上述运算所得到的信号，下面有时候称作“RF信号”。

本实施方式中的偏光器件7，如前所述，与物镜8一起被执行器36所一体驱动。因此，即使在追踪光盘的离心等运动，物镜8向追踪方向(盘径向)移动时，通过上述运算所得到的信号中也不会产生偏移。这是由于，即使物镜8向追踪方向移动，形成在检测器3a～3d上的光点的位置，也只在检测器上的X方向移动。如果考虑到这样的光点的移动，将检测器的受光区域形成为足够大，则即使光点的位置在检测器的受光区域内移动，通过上述运算所得到的信号的水平中也不会产生变化。

入射到光衍射器件5中的光，根据波长的不同，以不同的角度(衍射角)进行衍射。例如，波长为λ₁的光，入射到参照符号12a～12d中所示的区域中，形成光点。与此相对，波长为λ₂的光，入射到参照符号13a～13d中所示的区域中，形成光点。本实施方式中，各个检测器3a～3d的受光区域，具有能够接受所有的这些光点的大小，因此，能够由同一个检测器检测出波长不同的光。图11的装置中，需要DVD用以及CD用这两种光检测器，因此，很难实现装置的小型化，但根据本发明，小型化就变得容易了。

通过使用本实施方式的偏光器件7，波长为λ₁的光(例如DVD用光)，从光源出发透过光衍射器件5时，几乎不产生衍射(图3(a))。因此，从光源所出射的光，能够避免光量损耗，高效地导入到光盘面中。另外，波长为λ₂的光(例如CD用光)，即使因盘基材所具有的双折射性而使得偏光状态发生了变化，从光盘中返回，衍射之后也能够抑制光量的低下，就算在最差的情况下，信号水平也不会变为0(图3(b))。

另外，本实施方式中的波阻片6，对波长为λ₁的光具有作为5/4波阻片的功能。也即，对于波长为λ₂的光，具有作为约1波阻片的功能。

本发明中，还可以使用对波长为λ₁的光，具有作为1/4波阻片功能的延迟的波阻片6，来代替上述波阻片。这样的波阻片6，对波长为λ₂的光，具有作为约1/5波阻片的功能。因此，即使在盘基材中没有双折射的情况下，从盘中返回的光，通过波阻片6，入射到光衍射器件5中时的偏光状态，变为椭圆偏光。该椭圆偏光，具有在约垂直于从光源所出射的光最初入射到光衍射器件5中时的偏光方向的方向上的主轴，且具有接近直线偏光的椭圆度。如果这样的偏光入射到光衍射器件5中，由于衍射光量变大，因此信号光量也变大。

能够用于本发明的波阻片，并不仅限于上述的具有具体的延迟特性的两种波阻片。也即，对波长为λ₁的光，具有约(2M+1)λ₁/4的延迟(M为整数)，且对波长为λ₂的光，具有约Nλ₂的延迟(N为整数)的波阻片，也能够得到相同的效果。

另外，也可以是对波长为λ₁的光，具有约(2M+1)λ₁/4的延迟(M为整数)，且对波长为λ₂的光，具有约(2N+1)λ₁/2的延迟(N为整数)的波阻片。如果使用这样的波阻片，在波长为λ₂的光从光盘中反射而返回时，再次回到相同的偏光状态，因此，能够发挥出与波阻片6对波长为λ₂的光，具有作为1波阻片的功能的情况下相同的效果。

如果盘基板具有双折射性，则光盘所反射的光的偏光状态就会发生各种变化，但根据本实施方式，信号光量不会降低到无法检测的水平。这是由于，信号光量最少的情况，是从光盘所返回的光的偏光状态，变为与来路中的光的偏光状态相同的直线偏光时，但即使在这种情况下，如果是本实施方式，衍射效率也为8.9％，不会变为0。因此，本实施方式，即使对双折射性大的光盘，也能够稳定地进行信号的再生以及控制。

这样，根据本实施方式的光拾取器，对于像DVD用光源那样的，由于波长较短，因此很难低价制作或得到高输出光源所发射的光来说，其利用效率较高(图3(a))。另外，对于能够比较低价地制作或得到高输出光源，但由于基材较厚，容易产生因双折射性而引起的偏光状态的变化的CD等光盘来说，能够降低偏光状态的变化所引起的影响(图3(b))。

另外，根据本实施方式，能够实现对不同波长的光，让来自光源的光高效地透过，且能够发挥出将从光盘返回的光导入到检测器中的能够的光拾取器，因此，能够低价提供一种小型化且部件数目较少的光拾取器。

接下来，对照图5，对能够适用于本发明的光拾取器的光衍射器件的构造进行说明。图5模式为说明这样的光衍射器件的周期构造的剖面图。

图5中所示的光衍射器件，具有区域A与区域B在面内方向上有规律地交互排列的周期构造。该周期构造构成光栅图形，对光进行衍射。区域A与区域B，分别具有层积有折射率和/或厚度不同的多个媒质层的构造。光透过图5的衍射器件时，透过区域A的光与透过区域B的光之间产生相位差，因此而产生衍射现象。

这里，设偏光方向平行于图5的纸面的直线偏光，透过图5的衍射光栅时，区域A与区域B之间所产生的相位差为δ。另外，偏光方向垂直于图5的纸面的直线偏光，透过图5的衍射光栅时，区域A与区域B之间所产生的相位差为δ₁。另外，设对于作为偏光方向平行于纸面的直线偏光的波长为λ₁的光，区域A的第i(i＝1，2，3...I)层的折射率为n_1A(i)，厚度为t_A(i)，区域B的第j(j＝1，2，3...J)层的折射率为n_1B(j)，厚度为t_B(j)。另外，设对于偏光方向垂直于纸面的直线偏光，区域A的第i(i＝1，2，3...I)层的折射率为n_11A(i)，区域B的第j(j＝1，2，3...J)层的折射率为n1_11B(j)。另外，本说明书中的“媒质层”，也包括空气层。

按照上述标记方法，下面的式11成立。

(式11)

∑t_A(i)＝∑t_B(j)

另外，相位差δ通过下面的式12表示。

(式12)

δ＝∑(n_1A(i)×t_A(i))-∑(n_1B(j)×t_B(j))

这里，∑表示各层的折射率与厚度的积的总和。

另外，相位差δ₁通过下面的式12表示。

(式13)

δ₁＝∑(n_11A(i)×t_A(i))-∑(n_11B(j)×t_B(j))

根据(式2)以及(式3)，在相位差δ与相位差δ₁等于Lλ₁(L为0以外的整数)时，变为不产生衍射的“完全透过”状态，在相位差δ以及相位差δ₁等于(2M+1)λ₁/2时，变为“完全衍射”状态。也即，在光衍射器件的周期构造，满足下面的式14与式15双方时，在波长为λ₁的光从光源侧入射到光衍射器件中的情况下，实现了“完全透过”，在从盘侧入射的情况下，实现了“完全衍射”。

(式14)

∑(n_1A(i)×t_A(i))-∑(n_1B(j)×t_B(j))＝Lλ₁  (L为0以外的整数)

(式15)

∑(n_11A(i)×t_A(i))-∑(n_11B(j)×t_B(j))＝(2M+1)λ₁/2

                                               (M为整数)

另外，满足上述条件时，对于波长为λ₂的光来说，由于δ与相位差δ₁之间产生了(2M+1)πλ₁/λ₂的相位差，因此产生了如下面的(式16)所示的1次衍射光。

(式16)

(2/π)²×cos²((2M+1)(πλ₁/λ₂)/2)

波长为λ₁的光与波长为λ₂的光之间，如果没有让一方波长为另一方波长的整数倍(两倍以上)的差，衍射光就不会为0。在DVD用光的波长(λ₁＝650nm)，与CD用光的波长(λ₂＝800nm)之间，不存在这样的大差异，因此衍射光不会变为0。

在来自光源侧的光为垂直于纸面的直线偏光，且来自盘侧的光为平行于纸面的直线偏光的情况下，各个媒质层也对光起到与上述作用相同的作用。因此，也可以采用满足以下的式17以及式18的条件。

(式17)

∑(n_1A(i)×t_A(i))-∑(n_1B(j)×t_B(j))＝(2M+1)λ₁/2(M为整数)

(式18)

∑(n_11A(i)×t_A(i))-∑(n_11B(j)×t_B(j))＝Lλ₁(L为0以外的整数)

(实施方式2)

对照图6(a)至(c)，对基于本发明的光衍射器件的第2实施方式进行说明。

图6(a)为说明包含有本实施方式的光衍射器件与波阻片的偏光器件的构成的剖面图。

该偏光器件具有，第1玻璃基板15、形成在上述玻璃基板15上的薄膜周期构造16、形成在玻璃基板15上的覆盖薄膜周期构造16的各向同性媒质17、设置在各向同性媒质17上的波阻片21以及设置在波阻片21上的第2玻璃基板14。这里，薄膜周期构造16具有折射率各向异性，波阻片21由薄膜状薄片构成。

上述偏光器件的衍射光栅的部分，例如如下进行制造。

首先，在玻璃基板15上，形成厚度为d的有机膜所构成的折射率各向异性薄膜(折射率n₁、n₂)的光栅图形。接下来，在该薄膜周期构造16的沟中，填充折射率各向同性的媒质17(折射率n₃)。

这种情况下，与实施方式1中所说明的理由相同，在满足下面的式19以及式20，或满足式21以及式22的情况下，选择厚度d、折射率n₁、n₂、n₃以及光的波长λ₁。

(式19)

d(n₃-n₁)＝Lλ₁

                    (L为0以外的整数)

(式20)

d(n₃-n₂)＝(2M+1)λ₁/2

                                    (M为整数)

(式21)

d(n₃-n₁)＝(2M+1)λ₁/2  (M为整数)

(式22)

d(n₃-n₂)＝Lλ₁

                            (L为0以外的整数)

另外，根据本实施方式的构成，器件的制作变得容易，包括波阻片的构成也被简化。因此，适用于光拾取器的小型化。

另外，如图6(b)以及图6(c)所示，如果在玻璃基板上设置具有其他功能的薄膜或构造，就能够让偏光器件也具有其他功能。

图6(b)所示的器件中，还具有形成在玻璃基板14上的开口限制膜18以及相位校准膜19。开口限制膜18，例如由具有让波长为λ₂的光透过，而将波长为λ₁的光遮断的这种波长选择性的材料制成。因此，开口限制膜18，具有对波长为λ₁的光，有选择的“光闸”的功能。相位校准膜19，对有开口限制膜18的区域和没有开口限制膜18的区域中所产生的相位的偏差，进行校准。

在对DVD或CD等记录密度不同的多个光盘进行数据的记录/再生的情况下，对应于记录密度，在光盘上所形成的光点的大小(直径)也不同。根据图6(b)的器件，使用具有波长选择性的膜，因此能够根据入射光的波长，来条件数值孔径NA(Numerical Aperture)，在光盘上形成最佳大小的光点。

图6(c)所示的器件，具有厚度呈同心圆状变化的相位阶梯构造20。本实施方式中的相位阶梯构造20的各个阶梯，具有波长λ₁的整数倍的光学厚度，因此，波长为λ₁的光能够以波阵面一致的状态(等价于平面波的状态)，透过器件。另外，如果波长为λ₂的光透过图6(c)的器件，那么其相位便会呈同心圆状变化。也即，形成了从光轴的中心到外侧，相位逐渐偏移的波阵面，也即形成了约球面波。这样的球面波，和波长为λ₁的光一样，被聚光透镜聚光在相同基材厚度的光盘的记录面上之后，由于球面像差的原因而形成模糊的像，而波长为λ₂的光，原来是适用于与波长为λ₂的光所应当照射的光盘相比，基材厚度不同的盘的。通过将相位阶梯构造20设置成最佳值，能够对基材厚度的差所引起的像差进行校准。

波长为λ₁的光源与波长为λ₂的光源，都在实际上等同的位置上具有发光点，在采用通过准直透镜将它们的光平行化的无限系统的情况下，即使使用相同的透镜，也能够对基材厚度不同的盘记录面，进行球面像差被抑制了的最佳的聚光。

另外，通过将开口限制膜18与相位阶梯板20，分别形成在玻璃基板15与玻璃基板14上，也能够构成多功能的偏光器件。

(实施方式3)

对照图7，对具有本发明的光衍射器件与波阻片的偏光器件的另一种构成进行说明。

本实施方式的光衍射器件，具有周期性形成有折射率各向异性区域22的基板23、基板23由铌酸锂等各向异性材料所形成，折射率各向异性区域22，是通过质子交换等方法让其极性反转了的区域(厚度：d，质子交换部)。

基板23的周期性构造，由对波长为λ₁的常光、非常光，折射率分别为n₀、n₁的部分，以及对波长为λ₁的常光、非常光，折射率分别为n₀₁、n₁₁的部分所构成。

上述数值被设定为满足下面的式23以及式24，或式25以及式26。

(式23)

d(n₀-n₀₁)＝Lλ₁        (L为0以外的整数)

(式24)

d(n₁-n₁₁)＝(2M+1)λ₁/2  (M为整数)

(式25)  d(n₀-n₀₁)＝(2M+1)λ₁/2

                        (M为整数)

(式26)    d(n₁-n₁₁)＝Lλ₁

                            (L为0以外的整数)

根据本实施方式，具有简化了器件的制作这一优点。

(实施方式4)

对照图8，对具有本发明的光衍射器件与波阻片的偏光器件的另一种构成进行说明。

上述各个实施方式的情况下，具有偏光器件的制作较容易这一优点，但所能够选择的材料的折射率范围比较狭窄。因此，有时候对于所使用的光的波长，不存在满足上式的解。

图8光衍射器件，具有周期性形成有折射率各向异性区域25的基板26、基板26由铌酸锂等各向异性材料所形成，折射率各向异性区域25，是通过质子交换等方法让其极性反转了的区域(厚度：d₁，质子交换部)。这样的构造，在将厚度为d₂的质子交换部25形成在基板26上之后，只对质子交换部25有选择地进行蚀刻，通过将其厚度设为d₁来进行制作。

这里，设质子交换部25，对波长为λ₁的常光、非常光，折射率分别为n₀、n₁，厚度为d₁，基板26对波长为λ₁的常光、非常光，折射率分别为n₀₁、n₁₁。

此时，各数值被设定为满足下面的式27以及式28，或式29以及式30。

(式27)

d₂(n₀₁-1)-d₁(n₀-1)＝Lλ₁

                               (L为0以外的整数)

(式28)  d₂(n₁₁-1)-d₁(n₁-1)＝(2M+1)λ₁/2

                               (M为整数)

(式29)

d₂(n₀₁-1)-d₁(n₀-1)＝(2M+1)λ₁/2(M为整数)

(式30)

d₂(n₁₁-1)-d₁(n₁-1)＝Lλ₁

                        (L为0以外的整数)

根据本实施方式，能够通过调节质子交换部25的蚀刻量，将厚度d₂以及d₁设定为独立的值，因此，扩大了具有满足上式的折射率的材料的选择范围。

(实施方式5)

对照图9，对具有本发明的光衍射器件与波阻片的偏光器件的另一种构成进行说明。

根据实施方式4的光衍射器件，很容易找到满足必要的条件的材料，但基板的蚀刻量无法如此之大。这是由于，如果蚀刻量增大，则不但进行深度方向，还进行横向的蚀刻(侧面蚀刻)。如果产生了侧面蚀刻，光栅沟的侧面就会形成锥度，沟的剖面形状就不是理想的矩形。

图10为说明在制作具有光栅间距为10μm以及20μm的周期构造的光衍射器件的情况下，侧面蚀刻所引起的锥度部的宽度，与波长为λ₁的光的0次透过效率之间的关系的曲线图。从该图可以得知，锥度部的宽度越大，换而言之，越是进行侧面蚀刻，透过效率越低，损耗越大。

与此相对，图9所示的构造的光衍射器件，代替对在折射率各向异性基板29上通过进行质子交换等所形成的折射率各向异性部分28进行蚀刻，在其上设置钽等高折射率薄膜(折射率n₄，厚度t)30。高折射率薄膜30的图形，通过进行例如离提法来得到。使用高折射率薄膜的理由是，折射率n₄越高，就能够让所需要的薄膜30的厚度越小。

通过采用这样的构成，不会因侧面蚀刻而形成锥度，另外，由于能够调节高折射率膜30的折射率以及厚度，因此很容易制作满足上式所规定的条件的周期构造。

本实施方式中，由对波长为λ₁的常光、非常光，折射率分别为n₀、n₁的区域G，以及对波长为λ₁的常光、非常光，折射率分别为n₀₁、n₁₁的区域H，构成折射率各向异性区域。

这种情况下，在区域G上设有膜30时，d、t、n₀、n₁、n₀₁、n₁₁、n₄，被设定为满足下面的式31以及式32，或式33以及式34。

(式31)

d(n₀₁-n₀)-t(n₄-1)＝Lλ₁

                            (L为0以外的整数)

(式32)

d(n₁₁-n₁)-t(n₄-1)＝(2M+1)λ₁/2

                                (M为整数)

(式33)

d(n₀₁-n₀)-t(n₄-1)＝(2M+1)λ₁/2 (M为整数)

(式34)

d(n₁₁-n₁)-t(n₄-1)＝Lλ₁

                        (L为0以外的整数)

在区域H上设有膜30时，d、t、n₀、n₁、n₀₁、n₁₁、n₄，被设定为满足下面的式35以及式36，或式37以及式38。

(式35)

d(n₀₁-n₀)-t(1-n₄)＝Lλ₁ (L为0以外的整数)

(式36)

d(n₁₁-n₁)-t(1-n₄)＝(2M+1)λ₁/2 (M为整数)

(式37)

d(n₀₁-n₀)-t(1-n₄)＝(2M+1)λ₁/2 (M为整数)

(式38)  d(n₁₁-n₁)-t(1-n₄)＝Lλ₁

                        (L为0以外的整数)

另外，为了防止侧面蚀刻所引起的衍射效率的降低，在折射率各向异性基板的表面上形成衍射沟之后，可以在沟内部填充适当厚度的各向异性材料。为了在折射率各向异性基板上形成矩形的衍射沟，最好使用侧面蚀刻较少的离子蚀刻等物理蚀刻。

以上所说明的实施方式中，波长不同的光以相同的偏光方向入射到光衍射器件中，但这些波长不同的光，也可以在互相垂直的方向上进行偏光。这种情况下，可以将对特定波长的光具有作为1/2波阻片的能够的偏光板，设置在光源与光衍射器件之间。

根据本发明，通过1个光衍射器件，能够实现将来自光盘的光，对不同波长的光进行分束，导入给检测器的光分束器件。因此，能够简化光拾取器的光学系统，从而能够使用1个小型且低价的光拾取器，进行对基材厚度以及记录密度不同的光盘的记录再生。

另外，即使在对CD这样的基材较厚，双折射性较高的盘进行记录1再生的情况下，由于偏光依赖性较低，因此检测光量的变化也较小，在最坏的情况下也不会没有信号。

工业上的可利用性

根据本发明，能够通过1个光衍射器件，对CD用光束与DVD用光束双方产生必要的衍射，因此，光信息处理装置的小型化变得容易。

Claims (19)

1.一种光衍射器件，设置在波长不同的多个光束所通过的光路中，其特征在于：

具有周期构造，当所述多个光束中的具有某个波长λ₁的第1光束处于在第1方向(X)上偏光的直线偏光状态时，让所述第1光束大致完全透过，而当所述第1光束处于在垂直于所述第1方向的第2方向(Y)上偏光的直线偏光状态时，让所述第1光束大致完全衍射；

让所述多个光束中的具有与所述第1光束的波长λ₁不同的波长λ₂的第2光束的至少一部分，不管偏光状态如何，都进行衍射。

2.如权利要求1所述的光衍射器件，其特征在于：

在所述周期构造中，

在所述第1光束是在所述第1方向(X)上偏光的直线偏光时，将其变换成具有周期性的约2nπ的相位差的光，在所述第1光束是在所述第2方向(Y)上偏光的直线偏光时，将其变换成具有周期性的约(2m+1)π的相位差的光，这里n为0以外的整数、m为整数；并且

在所述第2光束是在与所述第1方向(X)大致一致的方向上偏光的直线偏光时，将其变换成具有周期性的约2nπλ₁/λ₂的相位差的光，在所述第2光束是在与所述第2方向(Y)大致一致的方向上偏光的直线偏光时，将其变换成具有约(2m+1)πλ₁/λ₂的相位差的光。

3.如权利要求1所述的光衍射器件，其特征在于：

设置当在所述第1方向(X)上偏光的直线偏光的波长为λ₁时的周期性折射率差为Δn₁，波长为λ₂时的周期性折射率差为Δn₂，且设置当在所述第2方向(Y)上偏光的直线偏光的波长为λ₁时的周期性折射率差为Δn₁₁，波长为λ₂时的周期性折射率差为Δn₂₂，这种情况下，

在所述周期构造中，

在所述第1光束是在所述第1方向(X)上偏光的直线偏光时，将其变换成具有周期性的约2Nπ的相位差的光，在所述第1光束是在所述第2方向(Y)上偏光的直线偏光时，将其变换成具有周期性的约(2M+1)π的相位差的光，这里N为0以外的整数、M为整数；并且

在所述第2光束是在与所述第1方向(X)大致一致的方向上偏光的直线偏光时，将其变换成具有周期性的约2NπΔn₂λ₁/(Δn₁λ₂)的相位差的光，在所述第2光束是在与所述第2方向(Y)大致一致的方向上偏光的直线偏光时，将其变换成具有周期性的约(2M+1)πΔn₂₂λ₁/(Δn₁₁λ₂)的相位差的光。

4.如权利要求2或3所述的光衍射器件，其特征在于：

所述周期构造，具有周期性交互排列的第1区域(A)与第2区域(B)，

所述第1以及第2区域，分别具有至少1个层，

对于具有在某个方向(X)上的偏光方向的波长为λ₁的直线偏光的光，将区域A的第i(i＝1，2，3…I)层(I为包括空气层的A区域的总层数)的折射率设为n_1A(i)，厚度设为t_A(i)，区域B的第j(j＝1，2，3…J)层(J为包括空气层的B区域的总层数)的折射率设为n_1B(j)，厚度设为t_B(j)，并且，对于具有在垂直于所述方向(X)的方向Y上的偏光方向的波长为λ₁的直线偏光，将区域A的第i(i＝1，2，3…I)层的折射率设为n_11A(i)，区域B的第j(j＝1，2，3…J)层的折射率设为n_11B(j)，而在此情况下，

∑t_A(j)＝∑t_B(j)成立，

且满足

∑(n_1A(i)×t_A(i))-∑(n_1B(j)×t_B(j))＝Lλ₁        (L为0以外的整数)

且∑(n_11A(i)×t_A(i))-∑(n_11B(j)×t_B(j))＝(2M+1)λ₁/2

                                                       (M为整数)

或

∑(n_1A(i)×t_A(i))-∑(n_1B(j)×t_B(j))＝(2M+1)λ₁/2 (M为整数)

且

∑(n_11A(j)×t_A(i))-∑(n_11B(j)×t_B(j))＝Lλ₁       (L为0以外的整数)。

5.如权利要求2或3所述的光衍射器件，其特征在于：

所述周期构造，具有在厚度为d的层内周期性交互排列的折射率各向异性区域与折射率各向同性区域，

设所述折射率各向异性区域对波长为λ₁的常光以及非常光的折射率分别为n₀与n₁，所述折射率各向同性区域对波长为λ₁的光的折射率为n₃时，d、n₁、n₂、n₃以及λ₁满足

d(n₃-n₁)＝Lλ₁        (L为0以外的整数)

且

d(n₃-n₂)＝(2M+1)λ₁/2 (M为整数)

或

d(n₃-n₁)＝(2M+1)λ₁/2 (M为整数)

且

d(n₃-n₂)＝Lλ₁        (L为0以外的整数)。

6.如权利要求2或3所述的光衍射器件，其特征在于：

所述周期构造，具有在厚度为d的层内周期性交互的第1以及第2折射率各向异性区域，

在设所述第1折射率各向异性区域对波长为λ₁的常光、非常光的折射率分别为n₀、n₁，所述第2折射率各向异性区域对常光、非常光的折射率分别为n₀₁、n₁₁的情况下，

d、n₀、n₁、n₀₁、n₁₁满足

d(n₀-n₀₁)＝Lλ₁            (L为0以外的整数)

且

d(n₁-n₁₁)＝(2M+1)λ₁/2     (M为整数)

或

d(n₀-n₀₁)＝(2M+1)λ₁/2     (M为整数)

且

d(n₁-n₁₁)＝Lλ₁            (L为0以外的整数)。

7.如权利要求2或3所述的光衍射器件，其特征在于：

所述周期构造，具有周期性交互排列的厚度为d₁的折射率各向异性区域，以及厚度为d₂的第2折射率各向异性区域，

在设所述第1折射率各向异性区域对波长为λ₁的常光、非常光的折射率分别为n₀、n₁，所述第2折射率各向异性区域对常光、非常光的折射率分别为n₀₁、n₁₁的情况下，

满足

d₂(n₀₁-1)-d₁(n₀-1)＝Lλ₁

                                       (L为0以外的整数)

且d₂(n₁₁-1)-d₁(n₁-1)＝(2M+1)λ₁/2

                                       (M为整数)

或

d₂(n₀₁-1)-d₁(n₀-1)＝(2M+1)λ₁/2  (M为整数)

且

d₂(n₁₁-1)-d₁(n₁-1)＝Lλ₁         (L为0以外的整数)。

8.如权利要求2或3所述的光衍射器件，其特征在于：

所述周期构造，具有在厚度为d的层内周期性交互的第1以及第2折射率各向异性区域，与形成在所述第1以及第2折射率各向异性区域上的折射率为n₄、厚度为t的膜(F₁)，

在设所述第1折射率各向异性区域对波长为λ₁的常光、非常光的折射率分别为n₀、n₁，所述第2折射率各向异性区域对常光、非常光的折射率分别为n₀₁、n₁₁的情况下，

在所述第1折射率各向异性区域上存在有所述膜F₁时，

满足

d(n₀₁-n₀)-t(n₄-1)＝Lλ₁               (L为0以外的整数)

且

d(n₁₁-n₁)-t(n₄-1)＝(2M+1)λ₁/2        (M为整数)

或

d(n₀₁-n₀)-t(n₄-1)＝(2M+1)λ₁/2        (M为整数)

且

d(n₁₁-n₁)-t(n₄-1)＝Lλ₁               (L为0以外的整数)；

在所述第2折射率各向异性区域上存在有所述膜F₁时，

满足

d(n₀₁-n₀)-t(1-n₄)＝Lλ₁               (L为0以外的整数)

且

d(n₁₁-n₁)-t(1-n₄)＝(2M+1)λ₁/2        (M为整数)

或

d(n₀₁-n₀)-t(1-n₄)＝(2M+1)λ₁/2        (M为整数)

且

d(n₁₁-n₁)-t(1-n₄)＝Lλ₁         (L为0以外的整数)。

9.如权利要求1所述的光衍射器件，其特征在于：

所述多个光束中的至少两个，偏光方向大致互相垂直。

10.如权利要求1所述的光衍射器件，其特征在于：

具有让能够透过光束的开口区域对应于所述光束的波长进行变化的开口限制机构。

11.如权利要求1所述的光衍射器件，其特征在于：

具有同心圆状的阶梯构造，其级差为具有不同波长的所述多个光束中的至少1个光束的波长的整数倍。

12.一种光信息处理装置，能够在多种光信息介质中写入数据和/或从所述光信息介质中读取数据，其特征在于：

具有：形成波长不同的多个光束的光源；将所述光束聚光，在所述光信息介质的信号面上形成光点的物镜；设置在所述光源与所述物镜之间的光衍射器件与波阻片；以及检测出由所述光信息介质所反射的所述光束的强度的光检测器，

对于所述多个光束中的至少两个光束，在从所述光源到所述物镜之间的光路，与被光信息介质的信号面所反射到所述光检测器为止的光路的共用部分中，设置有所述光衍射器件，

所述光衍射器件，给所述至少两个光束中的具有波长λ₁的第1光束，周期性加载约为2nπ的相位差(n为0以外的整数)，给具有波长λ₂的第2光束，周期性加载约为2nπλ₁/λ₂的相位差，

透过了所述光衍射器件的所述第1光束，经所述物镜聚光在第1光信息介质的信号面上，被所述信号面所反射的第1光束，经所述物镜入射到所述光衍射器件中，被所述光衍射器件周期性加载约2nπ+α的相位差(α为0以外的实数)，

透过了所述光衍射器件的所述第2光束，经所述物镜聚光在第2光信息介质的信号面上，被所述信号面所反射的第2光束，经所述物镜入射到所述光衍射器件中，由所述光衍射器件周期性加载约(2nπ+α)λ₁/λ₂的相位差。

13.如权利要求12所述的光信息处理装置，其特征在于：

与所述第1光束相关的α为(2m+1)π(m为整数)。

14.一种光信息处理装置，能够在多种光信息介质中写入数据和/或从所述光信息介质中读取数据，其特征在于：

具有：

形成波长不同的多个光束的光源；

将所述光束聚光，在所述光信息介质的信号面上形成光点的物镜；

设置在从所述光源到所述物镜之间的光路，与被所述光信息介质反射到所述光检测器为止的光路的共用部分上的光衍射器件与波阻片；以及

检测出由所述光信息介质所反射的所述光束的强度的光检测器，

所述光衍射器件，由权利要求1中所述的光衍射器件构成。

15.如权利要求14所述的光信息处理装置，其特征在于：

具有移动所述物镜的机构，所述光衍射器件安装在移动所述物镜的机构上。

16.如权利要求14所述的光信息处理装置，其特征在于：

所述波阻片，对所述多个光束中的具有波长λ₁的光束，具有约(2M+1)λ₁/4的延迟(M为整数)，对具有波长λ₂的光束，具有约Nλ₂的延迟(N为整数)。

17.如权利要求14所述的光信息处理装置，其特征在于：

所述波阻片，对所述多个光束中的具有波长λ₁的光束，具有约(2M+1)λ₁/4的延迟(M为整数)，对波长为λ₂的光束，具有约(2N+1)λ₂/2的延迟(N为整数)。

18.如权利要求14所述的光信息处理装置，其特征在于：

所述至少两个光束，从所述光源出射并入射到所述光衍射器件中时，在互相垂直的方向上偏光。

19.一种电子设备，其特征在于，具有：

如权利要求14所述的光信息处理装置；以及

让根据多个不同的标准制作的记录介质旋转的驱动部。

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