JP2001059905A - Diffraction type optical element and optical pickup using this diffraction type optical element - Google Patents

Diffraction type optical element and optical pickup using this diffraction type optical element

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JP2001059905A
JP2001059905A JP2000180502A JP2000180502A JP2001059905A JP 2001059905 A JP2001059905 A JP 2001059905A JP 2000180502 A JP2000180502 A JP 2000180502A JP 2000180502 A JP2000180502 A JP 2000180502A JP 2001059905 A JP2001059905 A JP 2001059905A
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diffractive optical
light
substrate
pattern
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Hideyuki Nakanishi
秀行 中西
Shoichi Takasuka
祥一 高須賀
Shinichi Ijima
新一 井島
Akio Yoshikawa
昭男 吉川
Teruhiro Shiono
照弘 塩野
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical element capable of taking out diffracted light beams in accordance with the pattern of a diffraction optical element outside a substrate even when the pattern pitch of the patter of the diffraction optical element is less than the wavelength of incident light. SOLUTION: The first pattern 4 of the diffraction optical element which has the pattern pitch less than the wave length of the incident light is formed on one part of the main surface 2 of the substrate 1 made of glass, etc., and polarization is imparted thereto. On the other hand, second patterns 5, 6 of the diffraction optical element are disposed on the parts which are respectively irradiated with +1st diffracted light beams and -1st diffracted light beams which are diffracted by the first pattern 4 of the diffraction optical elements on the main surface 3 of the substrate 1. The -1st diffracted light beams L22, L32 which are respectively refracted on the second patterns 5, 6 of the diffraction optical element are made incident to the boundary surface of the main surface 2 with an angle smaller than the critical angle of total reflection and are taken outside the substrate 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光情報処理機器や
光通信機器などの分野で用いられる回折型光学素子に関
し、特に偏光性を備えた回折型光学素子に関する。ま
た、本発明は、当該回折型光学素子を用いた光ピックア
ップに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diffractive optical element used in the fields of optical information processing equipment and optical communication equipment, and more particularly to a diffractive optical element having a polarization property. Further, the present invention relates to an optical pickup using the diffractive optical element.

【0002】[0002]

【従来の技術】図20は、従来の回折型光学素子200
の構成を示す断面図である。なお、同図における矢印
は、光線の進行方向を表している(以下の図面について
も同様。)。当該図20に示すように、回折型光学素子
200は、透明な平板ガラスからなる基板201の主面
202上に、回折光学素子パタン203を形成して構成
される。単色の入射光L0が、主面202側から垂直に
回折光学素子パタン203に入射すると、回折光学素子
パタン203で透過回折が生じ、基板201内部におい
て0次回折光L1とこれと回折角θ1をなして進行する
+1次回折光L2と−1次回折光L3が発生する。
2. Description of the Related Art FIG. 20 shows a conventional diffractive optical element 200.
It is sectional drawing which shows a structure of. The arrows in the figure indicate the traveling directions of the light rays (the same applies to the following drawings). As shown in FIG. 20, the diffractive optical element 200 is configured by forming a diffractive optical element pattern 203 on a main surface 202 of a substrate 201 made of transparent flat glass. When the monochromatic incident light L0 enters the diffractive optical element pattern 203 perpendicularly from the main surface 202 side, transmission diffraction occurs in the diffractive optical element pattern 203, and forms a zero-order diffracted light L1 and a diffraction angle θ1 with the 0th-order diffracted light inside the substrate 201. + 1st-order diffracted light L2 and -1st-order diffracted light L3 are generated.

【0003】ここで、入射光L0の波長をλ、基板20
1の屈折率をn(n>1)、回折光学素子パタン203
のパタンピッチをΛとすると、上記回折角θ1の値は、
次に示す公知の式1によって容易に求めることができ
る。 θ1=sin−1{(λ/n)/Λ}・・・・(式1) このようにして求められた回折角θ1は、通常は、基板
面(より正確には、基板の主面における境界面)におけ
る全反射の臨界角より小さいので、0次回折光L1、+
1次回折光L2および−1次回折光L3は、それぞれ基板
201を透過して反対側の主面204から外部へ出射さ
れる。
Here, the wavelength of the incident light L0 is λ, the substrate 20
1 is n (n> 1), and the diffractive optical element pattern 203
If the pattern pitch of is Λ, the value of the diffraction angle θ1 is
It can be easily obtained by the following well-known equation 1. θ1 = sin -1 {(λ / n) / Λ} (Equation 1) The diffraction angle θ1 obtained as described above is usually calculated on the substrate surface (more precisely, on the main surface of the substrate). Since the angle is smaller than the critical angle of total reflection at the boundary surface, the zero-order diffracted light L1, +
The first-order diffracted light L2 and the -1st-order diffracted light L3 are respectively transmitted through the substrate 201 and emitted to the outside from the opposite main surface 204.

【0004】また、図21に示す回折光学素子210の
ように、基板211の、入射光L0が入射する主面21
2と反対側の主面214に回折光学素子パタン213を
形成する場合においても、0次回折光L1と次の式2で
求められる回折角θ2で基板外方向に+1次回折光L
2、−1次回折光L3が発生し、それら0次回折光L1、
+1次回折光L2および−1次回折光L3は、それぞれ基
板211を透過して、外部へ出射される。
Further, like a diffractive optical element 210 shown in FIG. 21, a main surface 21 of a substrate 211 on which incident light L0 is incident.
In the case where the diffractive optical element pattern 213 is formed on the main surface 214 on the opposite side to the second order, the + 1st-order diffracted light L in the direction outside the substrate at the 0th-order diffracted light L1 and the diffraction angle θ2 determined by the following equation
2, -1st-order diffracted light L3 is generated, and the 0th-order diffracted light L1,
The + 1st-order diffracted light L2 and the -1st-order diffracted light L3 pass through the substrate 211 and are emitted to the outside.

【0005】 θ2=sin−1(λ/Λ)・・・(式2) 上記のような構成を有する回折型光学素子においては、
一般に、回折光学素子パタンのパタンピッチΛを狭くす
ると偏光性が発生することが知られており、新たな光学
素子として大きく期待されている。
Θ 2 = sin −1 (λ / Λ) (Equation 2) In the diffractive optical element having the above configuration,
In general, it is known that when the pattern pitch の of a diffractive optical element pattern is reduced, polarization occurs, and it is greatly expected as a new optical element.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、回折光
学素子パタンのパタンピッチΛが入射光の波長λ以下に
なった場合には、上記式1、式2からも明らかなように
回折角も大きくなり、その回折光が基板外部に取り出せ
ないという不都合が生じる。図22は、図20において
回折光学素子パタンのパタンピッチを小さくしたときの
回折光の進路を示す図である。同図に示すように回折型
光学素子300の主面302に、入射光L0の波長Λ以
下のパタンピッチを有する回折光学素子パタン303が
設けられており、この回折光学素子パタン303によ
り、+1次回折光L2、−1次回折光L3は、図20にお
ける回折角θ1よりも大きな回折角θ3で進むが、回折
角θ3が全反射条件を満たしているため、主面304の
境界面において全反射する。以後、この反射光が入射す
る全ての境界面において全反射が繰り返され、基板30
1外部に回折光が取り出せない。
However, when the pattern pitch の of the pattern of the diffractive optical element becomes equal to or smaller than the wavelength λ of the incident light, the diffraction angle also becomes large as is clear from the above equations (1) and (2). Inconvenience occurs that the diffracted light cannot be taken out of the substrate. FIG. 22 is a diagram showing the course of diffracted light when the pattern pitch of the diffractive optical element pattern in FIG. 20 is reduced. As shown in the figure, a diffractive optical element pattern 303 having a pattern pitch equal to or less than the wavelength の of the incident light L0 is provided on the main surface 302 of the diffractive optical element 300. The folded light L2 and the -1st-order diffracted light L3 travel at a diffraction angle θ3 larger than the diffraction angle θ1 in FIG. 20, but are totally reflected at the boundary surface of the main surface 304 because the diffraction angle θ3 satisfies the condition of total reflection. Thereafter, total reflection is repeated at all the boundary surfaces on which the reflected light is incident, and the substrate 30
1 Diffracted light cannot be extracted outside.

【0007】同様に図21においても、回折光学素子パ
タンのピッチΛを入射光の波長λより小さくすると回折
光を外部に取り出せないという問題が生ずる。すなわ
ち、図23の回折光学素子310に示すように、基板3
11の主面314側に形成された回折光学素子パタン3
13に入射した入射光L0は、0次回折光L1、+1次回
折光L2、−1次回折光L3が生じるが、0次回折光L1
は、主面314から出射するものの、+1次回折光L2
および−1次回折光L3の回折光は、透過回折条件が成
立せず、θ4=sin−1((λ/n)/Λ)(式3)
で求められる回折角θ4で反射回折光として再び基板内
部に進行し、主面312,314の境界面で全反射を繰
り返し、当該回折光を基板外部に取り出すことができな
い。
Similarly, in FIG. 21, if the pitch Λ of the diffractive optical element pattern is smaller than the wavelength λ of the incident light, there arises a problem that the diffracted light cannot be extracted to the outside. That is, as shown in the diffractive optical element 310 in FIG.
11 is a diffractive optical element pattern 3 formed on the main surface 314 side.
The incident light L0 incident on 13 generates a 0th-order diffracted light L1, a + 1st-order diffracted light L2, and a -1st-order diffracted light L3.
Is the + 1st-order diffracted light L2 although emitted from the main surface 314
And the -1st-order diffracted light L3 does not satisfy the transmission diffraction condition, and θ4 = sin -1 ((λ / n) / Λ) (Equation 3)
The light again travels inside the substrate as reflected diffracted light at the diffraction angle θ4 determined by the above, and the total reflection is repeated at the boundary surface between the main surfaces 312 and 314, and the diffracted light cannot be taken out of the substrate.

【0008】このように、せっかく、回折光学素子パタ
ンに偏光性を持たせても、基板外部に当該回折光を取り
出せないのでは、光学素子としての有用性が乏しい。一
方、光磁気ディスクの再生装置において用いられている
光ピックアップは、当該光磁気ディスクの情報記録面に
レーザ光を照射し、その戻り光をプリズム状の偏光ビー
ムスプリッタで分離して記録情報を読み出し、あるい
は、フォーカス誤差信号やトラッキング誤差信号などの
サーボ信号を得るように構成されるが、当該プリズム形
状の偏光ビームスプリッタは比較的体積が大きいので、
光ピックアップの小型化が困難であるという問題があ
る。
As described above, even if the diffractive optical element pattern has a polarization property, the diffracted light cannot be taken out of the substrate, so that its usefulness as an optical element is poor. On the other hand, an optical pickup used in a magneto-optical disk reproducing device irradiates a laser beam onto an information recording surface of the magneto-optical disk, and separates the returned light by a prism-shaped polarizing beam splitter to read recorded information. Or, it is configured to obtain a servo signal such as a focus error signal or a tracking error signal. However, since the prism-shaped polarizing beam splitter has a relatively large volume,
There is a problem that it is difficult to reduce the size of the optical pickup.

【0009】本発明は、上述の問題を解決するためにな
されたもので、回折光学素子パタンのパタンピッチが入
射光の波長以下であっても、当該回折光学素子パタンの
回折光を基板外部に取り出すことができる回折型光学素
子を提供することを第1の目的とする。また、本発明
は、このような回折型光学素子を利用することによっ
て、より小型の光ピックアップを提供することを第2の
目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem. Even if the pattern pitch of the pattern of the diffractive optical element is smaller than the wavelength of the incident light, the diffracted light of the pattern of the diffractive optical element is transmitted to the outside of the substrate. A first object is to provide a diffractive optical element that can be extracted. A second object of the present invention is to provide a smaller optical pickup by utilizing such a diffractive optical element.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るための本発明に係る回折型光学素子は、入射された光
線を回折する回折型光学素子であって、第1と第2の主
面を有し、屈折率がn(n>1)の基板と、前記基板の
第1の主面の一部に設けられ、そのパタンピッチが、前
記入射された光線の波長λ以下であり、かつ、λ/nよ
りも大きい第1の回折光学素子パタンと、前記基板の第
1と第2の主面の一方の主面であって、前記第1の回折
光学素子パタンによる回折光が前記基板内の所定の経路
を経て入射する位置に設けられる第2の回折光学素子パ
タンとを備えることを特徴としている。
A diffractive optical element according to the present invention for achieving the first object is a diffractive optical element for diffracting an incident light beam. A substrate having a main surface and a refractive index of n (n>1); and a pattern pitch provided on a part of the first main surface of the substrate, the pattern pitch of which is equal to or less than the wavelength λ of the incident light beam. And a first diffractive optical element pattern larger than λ / n and one of the first and second main surfaces of the substrate, wherein the diffracted light by the first diffractive optical element pattern is A second diffractive optical element pattern provided at a position where the light enters through a predetermined path in the substrate.

【0011】この構成により、入射光の波長よりも小さ
なパタンピッチを有する第1の回折光学素子パタンに光
線が入射し、その反射回折光もしくは透過回折光の回折
角が大きくなって基板の主面との境界面における全反射
条件を満たしたとしても、当該回折光を第2の回折光学
素子パタンに入射させて回折させることによって、基板
の主面との境界面への入射角をより小さくすることがで
き、当該回折光を基板外部に取り出すことができる。
According to this structure, a light beam is incident on the first diffractive optical element pattern having a pattern pitch smaller than the wavelength of the incident light, and the diffraction angle of the reflected or transmitted diffracted light increases to increase the principal surface of the substrate. Even if the condition of total reflection at the interface with the substrate is satisfied, the angle of incidence on the interface with the main surface of the substrate is made smaller by making the diffracted light incident on the second diffractive optical element pattern and diffracting it. And the diffracted light can be taken out of the substrate.

【0012】ここで、前記第1の主面は、前記基板の前
記光線が入射する側の主面でもよいし、前記基板の前記
光線が入射する側とは反対側の主面でもよい。また、上
記第2の回折光学素子パタンは、前記基板の第2の主面
上であって、前記第1の回折光学素子パタンによる回折
光が、前記基板内で0回を含む偶数回、全反射したのち
に入射する位置に設けられるようにしてもよい。
Here, the first main surface may be a main surface of the substrate on a side on which the light beam enters, or a main surface of the substrate on a side opposite to a side on which the light beam enters. Further, the second diffractive optical element pattern is formed on the second main surface of the substrate, and the light diffracted by the first diffractive optical element pattern is even-numbered times including zero times in the substrate, and all times. It may be provided at a position where the light is reflected and then incident.

【0013】さらに、また、上記第2の回折光学素子パ
タンは、前記基板の第1の主面上であって、前記第1の
回折光学素子パタンによる回折光が、前記基板内で奇数
回、全反射したのちに入射する位置に設けるようにして
もよい。ここで、上記第2の回折光学素子パタンの設け
られる位置は、波長λの光線が前記第1の回折光学素子
パタンに対して垂直に入射したときに生じる回折光が、
所定経路を経て入射する位置とされるのが望ましい。
Further, the second diffractive optical element pattern is formed on the first main surface of the substrate, and the light diffracted by the first diffractive optical element pattern is emitted an odd number of times in the substrate. It may be provided at a position where the light is incident after being totally reflected. Here, the position where the second diffractive optical element pattern is provided is such that the diffracted light generated when a light beam having a wavelength λ is perpendicularly incident on the first diffractive optical element pattern,
It is desirable to set the position to be incident through a predetermined path.

【0014】また、本発明は、前記回折光が、+1次回
折光および−1次回折光の少なくとも一方であることを
特徴とする。さらに、前記基板の第1と第2の主面は、
互いに平行となっている。また、本発明は、上記第2の
回折光学素子パタンが設けられた主面と反対側の主面で
あって、当該第2の回折光学素子パタンによる回折光が
基板外に出射しようとする位置に当該回折光を基板内部
方向に反射させる反射膜が設けられていることを特徴と
する。
Further, the invention is characterized in that the diffracted light is at least one of a + 1st-order diffracted light and a -1st-order diffracted light. Further, the first and second principal surfaces of the substrate are:
They are parallel to each other. Further, the present invention relates to a main surface on a side opposite to the main surface on which the second diffractive optical element pattern is provided, and a position where diffracted light by the second diffractive optical element pattern is to be emitted out of the substrate. A reflection film for reflecting the diffracted light toward the inside of the substrate.

【0015】この構成により、反射膜が設けられた基板
主面とは反対側の主面より当該回折光を基板外部へ取り
出すことができる。また、本発明は、上記第2の回折光
学素子パタンのパタンピッチが、前記入射された光線の
波長λ以下であり、かつ、λ/nよりも大きくなるよう
にしてもよく、さらには、当該第2の回折光学素子パタ
ンのパタンピッチを、前記第1の回折光学素子パタンの
パタンピッチと同じにしてもよい。
According to this configuration, the diffracted light can be extracted to the outside of the substrate from the main surface opposite to the main surface of the substrate provided with the reflection film. In the present invention, the pattern pitch of the second diffractive optical element pattern may be equal to or smaller than the wavelength λ of the incident light beam and larger than λ / n. The pattern pitch of the second diffractive optical element pattern may be the same as the pattern pitch of the first diffractive optical element pattern.

【0016】この構成により、第1の回折光学素子パタ
ンにおける回折光を、入射光の主光線の方向と平行な方
向に取り出すことができる。また、本発明は、前記第2
の回折光学素子パタンの各溝の、前記入射光の主光線と
前記回折光の主光線を含む平面における断面形状には、
斜辺部分が含まれ、当該斜辺部分に前記回折光が入射す
るようにしてもよい。
With this configuration, the diffracted light from the first diffractive optical element pattern can be extracted in a direction parallel to the direction of the principal ray of the incident light. Further, the present invention provides the second aspect,
The cross-sectional shape of each groove of the diffractive optical element pattern in a plane including the principal ray of the incident light and the principal ray of the diffracted light,
A hypotenuse portion may be included, and the diffracted light may be incident on the hypotenuse portion.

【0017】この構成により、第1の回折光学素子パタ
ンにおける回折光が、第2の回折光学素子パタンの各溝
における斜辺部分に入射した場合に、当該境界面におけ
る入射角が実質的に小さくなるため、全反射の臨界角を
下回らせることができ、第2の回折光学素子パタンで直
接透過回折させて回折光を基板外部に取り出すこと可能
となる。
According to this configuration, when the diffracted light from the first diffractive optical element pattern is incident on the oblique side of each groove of the second diffractive optical element pattern, the incident angle on the boundary surface is substantially reduced. Therefore, the critical angle of the total reflection can be made smaller, and the transmitted light can be directly transmitted and diffracted by the second diffractive optical element pattern to take out the diffracted light to the outside of the substrate.

【0018】ここで、前記第2の回折光学素子パタンの
各溝の、前記入射光の主光線と前記回折光の主光線を含
む平面における断面形状を、ほぼ直角三角形となるよう
にしてもよい。また、入射光が第1の回折光学素子パタ
ンに対して垂直に入射する場合において、前記回折光の
回折角をθ、前記斜辺部分の前記入射光に直交する方向
に対する傾斜角をθb、当該基板における全反射の臨界
角をθtとし、(θ−θb)<θtの式を満足するよう
に傾斜角θbの大きさを設定することにより、上記回折
光を第2の回折光学素子パタンにおいて確実に透過回折
させて基板外部に取り出すことができる。
Here, the cross-sectional shape of each groove of the second diffractive optical element pattern in a plane including the principal ray of the incident light and the principal ray of the diffracted light may be substantially a right triangle. . Further, when the incident light is perpendicularly incident on the first diffractive optical element pattern, the diffraction angle of the diffracted light is θ, the inclination angle of the hypotenuse portion with respect to the direction orthogonal to the incident light is θb, Is defined as θt, and the magnitude of the inclination angle θb is set so as to satisfy the expression (θ−θb) <θt, so that the diffracted light can be surely transmitted to the second diffractive optical element pattern. The light can be transmitted and diffracted and taken out of the substrate.

【0019】また、本発明は、前記第2の回折光学素子
パタンは、それが設けられてる主面と平行な面における
形状が曲線となる複数の溝群で構成されることを特徴と
する。この構成により、第2の回折光学素子パタンがレ
ンズ機能を有することになるので、第2の回折光学素子
パタンで回折された回折光の波面を制御して光束を平
行、発散あるいは収束させた状態で、基板外部に取り出
すことができる。
Further, the present invention is characterized in that the second diffractive optical element pattern is constituted by a plurality of groove groups having a curved shape in a plane parallel to a main surface on which the second diffractive optical element pattern is provided. According to this configuration, the second diffractive optical element pattern has a lens function, so that the wavefront of the diffracted light diffracted by the second diffractive optical element pattern is controlled so that the light beam is parallel, divergent or converged. Then, it can be taken out of the substrate.

【0020】また、上記第2の目的を達成するため、本
発明に係る光ピックアップは、光記録媒体に記録された
情報を光学的に読み取る光ピックアップであって、レー
ザ光を出射する光源を含み、前記光記録媒体の情報記録
面に前記レーザ光を収束させて照射するレーザ光照射手
段と、前記レーザ光の前記情報記録面からの反射光を第
1の偏光光と、当該第1の偏光光と偏光方向の異なる第
2の偏光光に分離する偏光ビームスプリッタと、前記第
1の偏光光と第2の偏光光をそれぞれ受光して電気信号
に変換する光電変換手段とを備え、前記第1の偏光ビー
ムスプリッタは、第1と第2の主面を有し、屈折率がn
(n>1)の第1の基板と、前記第1の基板の第1の主
面の一部に設けられ、そのパタンピッチが、前記入射さ
れた光線の波長λ以下であり、かつ、λ/nよりも大き
い第1の回折光学素子パタンと、前記第1の基板の第1
と第2の主面の一方の主面であって、前記第1の回折光
学素子パタンによる回折光が前記第1の基板内の所定の
経路を経て入射する位置に設けられる第2の回折光学素
子パタンとを備えることを特徴としている。
In order to achieve the second object, an optical pickup according to the present invention is an optical pickup for optically reading information recorded on an optical recording medium, including a light source for emitting laser light. A laser beam irradiating means for converging and irradiating the laser beam onto the information recording surface of the optical recording medium; a first polarized light beam as reflected light of the laser beam from the information recording surface; A polarizing beam splitter that separates the light into a second polarized light having a different polarization direction from light, and a photoelectric conversion unit that receives the first polarized light and the second polarized light, respectively, and converts them into an electric signal. One polarizing beam splitter has first and second principal surfaces and has a refractive index of n.
A first substrate (n> 1) and a portion of the first main surface of the first substrate, the pattern pitch of which is equal to or smaller than the wavelength λ of the incident light beam; / N, a first diffractive optical element pattern larger than / n
A second diffractive optical element provided at one of the principal planes of the first and second principal planes, where the diffracted light from the first diffractive optical element pattern enters through a predetermined path in the first substrate. And an element pattern.

【0021】この構成により、従来の光ピックアップで
大きなスペースを占めていたプリズム状の偏光ビームス
プリッタに代えて、本発明に係る比較的小型の回折型光
学素子を用いることができ、光ピックアップ全体の小型
化が可能となる。さらに、本発明に係る光ピックアップ
は、前記光源から前記光記録媒体の情報記録面に至る光
路中に、前記レーザ光照射手段の光源から出射されたレ
ーザ光を透過させると共に、前記情報記録面からの反射
光を、前記第1の偏光ビームスプリッタ方向に進路変更
させる第2の偏光ビームスプリッタをさらに備えてお
り、当該第2の偏光ビームスプリッタが、第1と第2の
主面を有し、屈折率がn’(n’>1)の第2の基板
と、前記第2の基板の第1の主面の一部に設けられ、そ
のパタンピッチが、前記入射された光線の波長λ以下で
あり、かつ、λ/n’よりも大きい第3の回折光学素子
パタンと、前記第2の基板の第1と第2の主面の一方の
主面であって、前記第1の回折光学素子パタンによる回
折光が前記第2の基板内の所定の経路を経て入射する位
置に設けられる第4の回折光学素子パタンとを備えるこ
とを特徴とする。
With this configuration, a relatively small diffractive optical element according to the present invention can be used in place of the prism-shaped polarizing beam splitter which occupies a large space in the conventional optical pickup, and the entire optical pickup can be used. The size can be reduced. Further, the optical pickup according to the present invention, in an optical path from the light source to the information recording surface of the optical recording medium, while transmitting the laser light emitted from the light source of the laser light irradiation means, from the information recording surface Further comprises a second polarizing beam splitter for changing the direction of the reflected light in the direction of the first polarizing beam splitter, wherein the second polarizing beam splitter has first and second principal surfaces, A second substrate having a refractive index of n ′ (n ′> 1) and a portion of the first main surface of the second substrate, the pattern pitch of which is equal to or smaller than the wavelength λ of the incident light beam; And a third diffractive optical element pattern larger than λ / n ′, and one of the first and second main surfaces of the second substrate, wherein the first diffractive optical element is Light diffracted by the element pattern enters through a predetermined path in the second substrate. And a fourth diffractive optical element pattern provided at a position where light is emitted.

【0022】これにより情報記録面からの戻り光の分離
用の偏光ビームスプリッタとしても、本発明の小型の回
折型光学素子を使用することができ、さらに小型化が可
能となる。また、さらに本発明に係る光ピックアップ
は、前記第2の基板が、前記第1の基板と共通であっ
て、前記第1の回折光学素子パタンは、前記第1の基板
の第1と第2の主面の一方の主面であって、前記第4の
回折光学素子による回折光が入射する位置に設けられて
いることを特徴とする。このようにすることにより一つ
の基板の上に2つの偏光ビームスプリッタを形成するこ
とができ、光ピックアップの一層の小型化が図れる。
As a result, the compact diffractive optical element of the present invention can be used as a polarizing beam splitter for separating return light from the information recording surface, and the size can be further reduced. Further, in the optical pickup according to the present invention, the second substrate may be common to the first substrate, and the first diffractive optical element pattern may include first and second substrates of the first substrate. Is provided at a position where the light diffracted by the fourth diffractive optical element is incident. By doing so, two polarizing beam splitters can be formed on one substrate, and the size of the optical pickup can be further reduced.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づき説明する。なお、本発明に係る回折型光学素
子は、大きく分けて、入射光が回折光学素子パタンを透
過回折することにより偏光されるタイプ(以下、「透過
偏光型」という。)と、入射光が回折光学素子パタンで
反射回折することにより偏光されるタイプ(以下、「反
射偏光型」という。)の2種類に分類することができ
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The diffractive optical element according to the present invention is roughly divided into a type in which incident light is polarized by transmitting and diffracting a diffractive optical element pattern (hereinafter, referred to as a “transmission polarization type”) and a type in which incident light is diffracted. It can be classified into two types: a type that is polarized by being reflected and diffracted by an optical element pattern (hereinafter, referred to as a “reflection polarization type”).

【0024】本明細書では、まず、透過偏光型の回折型
光学素子について実施の形態1〜4により説明し、その
後、反射偏光型の回折型光学素子について実施の形態5
〜8により説明する。また、本発明に係る回折型光学素
子を利用した光ピックアップの構成について実施の形態
9〜10で説明する。 (実施の形態1)図1は、本発明の実施の形態1に係る
透過偏光型の回折型光学素子100の形状を示す外観斜
視図である。
In this specification, first, a transmission polarization type diffraction optical element will be described with reference to Embodiments 1 to 4, and thereafter, a reflection polarization type diffraction optical element will be described with reference to Embodiment 5.
This will be described with reference to FIGS. The configuration of an optical pickup using a diffractive optical element according to the present invention will be described in Embodiments 9 to 10. (Embodiment 1) FIG. 1 is an external perspective view showing a shape of a transmission polarization type diffractive optical element 100 according to Embodiment 1 of the present invention.

【0025】同図に示すように、当該回折型光学素子1
00は、ガラスなどの透明材料からなる基板1の主面2
上に第1の回折光学素子パタン4を形成すると共に、そ
の裏面の主面3上に第2の回折光学素子パタン5,6を
形成してなる。第1の回折光学素子パタン4および第2
の回折光学素子パタン5,6はそれぞれスリット形状で
あり、第1の回折光学素子パタン4のパタンピッチは、
入射光の波長λ以下であって、その溝の断面形状は矩形
に形成されている。このような微小ピッチのパタンは、
ドライエッチング、例えば、塩素ガスを使用した反応性
イオンビームエッチングにより形成できる。なお、この
ように微小なパタンピッチを有する回折光学素子パタン
は、上述のように偏光性を有するので、以下では「偏光
用」の回折光学素子パタンともいう。
As shown in FIG.
00 is the main surface 2 of the substrate 1 made of a transparent material such as glass.
A first diffractive optical element pattern 4 is formed thereon, and second diffractive optical element patterns 5 and 6 are formed on the main surface 3 on the back surface thereof. First diffractive optical element pattern 4 and second diffractive optical element pattern 4
Each of the diffractive optical element patterns 5 and 6 has a slit shape, and the pattern pitch of the first diffractive optical element pattern 4 is
The groove has a rectangular shape which is equal to or shorter than the wavelength λ of the incident light and has a groove. Such a fine pitch pattern is
It can be formed by dry etching, for example, reactive ion beam etching using chlorine gas. Since the diffractive optical element pattern having such a fine pattern pitch has a polarization property as described above, it is also referred to as a “for polarization” diffractive optical element pattern below.

【0026】なお、回折角θが90°以上となることは
あり得ないから、上記式1より、{(λ/n)/Λ}<
1でなければならない。これより(λ/n)<Λとな
り、結局、偏光用の回折光学素子パタンのパタンピッチ
Λは、基板1の屈折率をn(n>1)としたときに、λ
/n<Λ≦λの不等式を満たす範囲内に限られることに
なる。
Since the diffraction angle θ cannot be more than 90 °, from the above equation 1, {(λ / n) / Λ} <
Must be 1. From this, (λ / n) <Λ, and eventually the pattern pitch of the diffractive optical element pattern for polarization becomes λ when the refractive index of the substrate 1 is n (n> 1).
/ N <Λ ≦ λ.

【0027】一方、主面3側に形成される第2の回折光
学素子パタン5,6は、波長λより大きなパタンピッチ
を有しており、これらの溝の断面形状も矩形に形成され
る。当該第2の回折光学素子パタン5,6は、上記イオ
ンビームエッチングのほか、プラズマエッチングなどに
よっても形成できる。これらの第2の回折光学素子パタ
ン5,6は、次に説明するように第1の回折光学素子パ
タン4における特定の回折光の進行方向を変えて、当該
回折光を基板1から外部に取り出すことを可能ならしめ
るものであり、以下では、「回折光取出し用」の回折光
学素子パタンという場合がある。
On the other hand, the second diffractive optical element patterns 5 and 6 formed on the main surface 3 have a pattern pitch larger than the wavelength λ, and the cross-sectional shapes of these grooves are also formed in a rectangular shape. The second diffractive optical element patterns 5 and 6 can be formed by plasma etching or the like in addition to the ion beam etching. These second diffractive optical element patterns 5, 6 change the traveling direction of specific diffracted light in the first diffractive optical element pattern 4 as described below, and extract the diffracted light from the substrate 1 to the outside. In the following, the pattern may be referred to as a “diffraction light extraction” diffractive optical element pattern.

【0028】図2は、上記回折型光学素子100に入射
した光の進路と、各回折光学素子パタン4,5,6の位
置関係を示す図であり、図1における回折型光学素子1
00の幅方向中央における垂直縦断面図で示してある。
また、各回折光学素子パタンでの回折により実際には多
数の回折光が発生するが、以下では、便宜上その中でも
光強度の大きな0次回折光、+1次回折光、−1次回折
光の進路しか示さないことにする。
FIG. 2 is a diagram showing the path of light incident on the diffractive optical element 100 and the positional relationship between the diffractive optical element patterns 4, 5, and 6. FIG.
00 is shown in a vertical vertical sectional view at the center in the width direction.
Further, although a large number of diffracted lights are actually generated by the diffraction of the respective diffractive optical element patterns, only the paths of the 0th-order diffracted light, the + 1st-order diffracted light, and the -1st-order diffracted light having a large light intensity are shown below for convenience. I will.

【0029】当該図2に示すように、波長λの入射光L
0が、基板1の主面2に対して垂直な方向から偏光用の
第1の回折光学素子パタン4に入射すると、0次回折光
L1がそのまま基板1を透過すると共に、+1次回折光
L2、−1次回折光L3が、当該0次回折光L1に対して
それぞれ式1で求まる回折角θをなす方向に進行する。
As shown in FIG. 2, the incident light L having a wavelength λ
When 0 enters the first diffractive optical element pattern 4 for polarization from a direction perpendicular to the main surface 2 of the substrate 1, the 0th-order diffracted light L1 passes through the substrate 1 as it is, and the + 1st-order diffracted light L2,- The first-order diffracted light L3 travels in a direction forming a diffraction angle θ determined by Equation 1 with respect to the zero-order diffracted light L1.

【0030】第2の回折光学素子パタン5は、基板1の
主面3上であって、上記+1次回折光L2が最初に入射
する位置に形成されており、これにより+1次回折光L
2が反射回折されて、さらに0次回折光L21、−1次回
折光L22、+1次回折光L23が生じる。この中でも−1
次回折光L22の、主面2の境界面への入射角は、θより
小さくなり全反射条件を満たさなくなるので、そのまま
基板1の主面2側から外に出射させることができる。
The second diffractive optical element pattern 5 is formed on the main surface 3 of the substrate 1 at a position where the + 1st-order diffracted light L2 is first incident.
2 is reflected and diffracted to further generate a 0th-order diffracted light L21, a -1st-order diffracted light L22, and a + 1st-order diffracted light L23. Among them, -1
The angle of incidence of the next-order diffracted light L22 on the boundary surface of the main surface 2 becomes smaller than θ and does not satisfy the condition of total reflection, so that it can be emitted from the main surface 2 side of the substrate 1 as it is.

【0031】一方、第2の回折光学素子パタン6は、基
板1の主面3上であって、第1の回折光学素子パタン4
での−1次回折光L3が主面2の境界面で全反射した後
に入射する位置に設けられており、ここで反射回折され
て、さらに0次回折光L31、−1次回折光L32、+1次
回折光L33を生じる。この中でも−1次回折光L32の、
主面2の境界面への入射角は、θより小さくなり全反射
条件を満たさなくなるので、そのまま基板1の主面2側
から外に出射させることができる。
On the other hand, the second diffractive optical element pattern 6 is on the main surface 3 of the substrate 1 and is provided with the first diffractive optical element pattern 4.
Is provided at a position where the -1st-order diffracted light L3 is totally reflected on the boundary surface of the main surface 2 and then enters, where it is reflected and diffracted, and further, the 0th-order diffracted light L31, the -1st-order diffracted light L32, and the + 1st-order diffracted light This produces L33. Among them, the -1st order diffracted light L32
Since the angle of incidence on the boundary surface of the main surface 2 becomes smaller than θ and does not satisfy the condition of total reflection, the light can be emitted from the main surface 2 side of the substrate 1 as it is.

【0032】ここで、具体的に、基板1の屈折率を2.
0とし、入射光L0の波長λを800nm、第1の回折
光学素子パタン4のパタンピッチを700nm、第2の
回折光学素子パタン5,6のパタンピッチを2μmとす
ると、入射光L0が基板1の主面2に対して略垂直方向
から入射した場合、基板1内部での1次回折角θは、上
述の式1から計算して34.85度となる。
Here, specifically, the refractive index of the substrate 1 is set to 2.
0, the wavelength λ of the incident light L0 is 800 nm, the pattern pitch of the first diffractive optical element pattern 4 is 700 nm, and the pattern pitch of the second diffractive optical element patterns 5 and 6 is 2 μm. When the light is incident on the main surface 2 from a substantially perpendicular direction, the first-order diffraction angle θ inside the substrate 1 is 34.85 degrees as calculated from the above equation 1.

【0033】従来の回折型光学素子の構成(図22参
照)では、第1の回折光学素子パタン4で入射光L0
は、0次回折光L1と+1次回折光L2および−1次回折
光L3に回折され、+1次回折光L2と−1次回折光L3
の回折角は、全反射条件(屈折率2の基板の場合30度
以上)を満たしているので、第2の回折光学素子パタン
5,6がない場合、基板1外部に回折光を取り出すこと
ができない。
In the structure of the conventional diffractive optical element (see FIG. 22), the incident light L0 is
Is diffracted into a 0th order diffracted light L1, a + 1st order diffracted light L2 and a -1st order diffracted light L3, and a + 1st order diffracted light L2 and a -1st order diffracted light L3
Satisfies the condition of total reflection (30 degrees or more in the case of a substrate having a refractive index of 2), so that the diffracted light can be taken out of the substrate 1 without the second diffractive optical element patterns 5 and 6. Can not.

【0034】しかし、第1の回折光学素子パタン4で回
折した1次回折光が入射される基板1の主面3に回折光
取出し用の第2の回折光学素子パタン5,6を設けるこ
とにより、基板1外に回折光を取り出すことができる。
すなわち、第2の回折光学素子パタン5,6で、+1次
回折光L2、−1次回折光L3は、それぞれ0次回折光L
21、L31と−1次回折光L22、L32および+1次回折光
L23、L33に回折され、0次回折光L21、L31の出射角
は、入射角の34.85度と変わらないが、−1次回折
光L22、L32の出射角は、回折の効果により、+1次回
折光L2、−1次回折光L3の第2の回折光学素子パタン
5,6への入射角(34.85度)よりも小さい21.
80度となり、また、+1次回折光L23の出射角は、回
折の効果により+1次回折光L2の第2の回折光学素子
パタン6への入射角(34.85度)よりも大きい5
0.48度となる。
However, by providing the second diffractive optical element patterns 5 and 6 for extracting diffracted light on the main surface 3 of the substrate 1 on which the first-order diffracted light diffracted by the first diffractive optical element pattern 4 is incident, Diffracted light can be extracted out of the substrate 1.
That is, in the second diffractive optical element patterns 5 and 6, the + 1st-order diffracted light L2 and the -1st-order diffracted light L3 are respectively the 0th-order diffracted light L
21, L31 and -1st-order diffracted lights L22, L32 and + 1st-order diffracted lights L23, L33, and the exit angles of the 0th-order diffracted lights L21, L31 are the same as the incident angle of 34.85 degrees, but the -1st-order diffracted light L22. , L32 are smaller than the incident angles (34.85 degrees) of the + 1st-order diffracted light L2 and the -1st-order diffracted light L3 to the second diffractive optical element patterns 5, 6 due to the diffraction effect.
The output angle of the + 1st-order diffracted light L23 is larger than the incident angle (34.85 degrees) of the + 1st-order diffracted light L2 to the second diffractive optical element pattern 6 due to the diffraction effect.
0.48 degrees.

【0035】これにより、第2の回折光学素子パタン
5,6における−1次回折光L22、−1次回折光L32
は、臨界角以内に抑制できるため、主面2を透過して外
部に取り出すことができるようになる。上述したように
第1の回折光学素子パタン4は、偏光性を有するので、
0次回折光L1と、+1次回折光L2、−1次回折光L3
とはその偏光方向が異なり、結果として、0次回折光L
1と、これと偏光方向の異なる−1次回折光L22,L32
を基板1から取り出すことができ、偏光ビームスプリッ
タとして機能させることが可能となる。
Thus, the -1st-order diffracted light L22 and the -1st-order diffracted light L32 in the second diffractive optical element patterns 5 and 6 are obtained.
Can be suppressed within the critical angle, so that the light can pass through the main surface 2 and be extracted to the outside. As described above, since the first diffractive optical element pattern 4 has a polarization property,
Zero-order diffracted light L1, + first-order diffracted light L2, -1st-order diffracted light L3
Has a different polarization direction, and as a result, the zero-order diffracted light L
1 and -1st-order diffracted light beams L22 and L32 having different polarization directions.
Can be taken out of the substrate 1 and can function as a polarizing beam splitter.

【0036】なお、第2の回折光学素子パタン5,6を
形成する位置は、基板1内でさらに多く全反射した後の
光線が入射する位置に設けても同様な効果が得られる
が、全反射を繰り返す度に、光強度が何%が減衰すると
共に、その波面も乱れる傾向にあるので、全反射の回数
はできるだけ少ない方が望ましい。このことは他の実施
の形態においても同様である。
The same effect can be obtained if the second diffractive optical element patterns 5 and 6 are formed at positions where light rays after total reflection in the substrate 1 are more incident. Each time the reflection is repeated, the light intensity is attenuated by what percentage, and the wavefront tends to be disturbed. Therefore, it is desirable that the number of total reflections be as small as possible. This is the same in other embodiments.

【0037】図3(a)、(b)は、上記図2の回折型
光学素子100の変形例を示す図である。図3(a)に
示す回折型光学素子では、第2の回折光学素子パタン5
で回折した−1次回折光L22が入射される基板1の主面
2の位置に金属や多層誘電体からなる反射膜7を、例え
ばスパッタリングなどにより形成してなる。これによ
り、第2の回折光学素子パタン5での−1次回折光L22
は、反射膜7で反射されて主面3側から外部へ取り出す
ことが可能となり、回折型光学素子を組み込む装置にお
ける設計の自由度を増すことができる。もちろん、主面
2の、第2の回折光学素子パタン6による−1次回折光
L32の入射する位置にも反射膜を設けても構わない。
FIGS. 3A and 3B are views showing a modification of the diffractive optical element 100 shown in FIG. In the diffractive optical element shown in FIG.
A reflection film 7 made of a metal or a multilayer dielectric is formed at a position on the main surface 2 of the substrate 1 where the -1st-order diffracted light L22 diffracted by the above is incident, for example, by sputtering or the like. As a result, the -1st-order diffracted light L22 in the second diffractive optical element pattern 5
Is reflected by the reflection film 7 and can be extracted from the main surface 3 side to the outside, so that the degree of freedom of design in an apparatus incorporating the diffractive optical element can be increased. Of course, a reflection film may be provided on the main surface 2 at the position where the -1st-order diffracted light L32 by the second diffractive optical element pattern 6 is incident.

【0038】一方、第2の回折光学素子パタン5,6の
パタンピッチを第1の回折光学素子パタン4のパタンピ
ッチと同じピッチとすると、図3(b)に示すように、
各第2の回折光学素子パタン5,6における−1次回折
光L22,L32は、第1の回折光学素子パタン4での回折
角θと同じだけ回折効果を与えるため、基板1の主面2
に対して垂直方向に出射することとなり、入射光L0の
主光線の方向と平行な方向に取り出すことができ、光学
的に扱いやすい素子が得られる。
On the other hand, if the pattern pitch of the second diffractive optical element patterns 5 and 6 is the same as the pattern pitch of the first diffractive optical element pattern 4, as shown in FIG.
Since the -1st-order diffracted lights L22 and L32 in the second diffractive optical element patterns 5 and 6 have the same diffraction effect as the diffraction angle θ of the first diffractive optical element pattern 4, the primary surface 2
In the direction perpendicular to the direction of the incident light L0, and can be extracted in a direction parallel to the direction of the principal ray of the incident light L0, and an element which is optically easy to handle can be obtained.

【0039】(実施の形態2)図4に、本発明の実施の
形態2に係る回折型光学素子110の構成を示す。実施
の形態1の場合と異なり、第1の回折光学素子パタン4
と第2の回折光学素子パタン5,6が同じ第1の主面2
上に設けられている。なお、以下の実施の形態において
は、図2と符号が等しいものは、同じ構成を示すため、
詳細な説明は省略することにする。
(Embodiment 2) FIG. 4 shows a configuration of a diffractive optical element 110 according to Embodiment 2 of the present invention. Unlike the first embodiment, the first diffractive optical element pattern 4
And the first principal surface 2 in which the second diffractive optical element patterns 5 and 6 are the same.
It is provided above. In the following embodiments, components having the same reference numerals as those in FIG. 2 indicate the same configuration.
Detailed description will be omitted.

【0040】図4に示すように回折型光学素子110
は、基板1の主面2側に偏光用の第1の回折光学素子パ
タン4が設けられ、同じく基板1の主面2側の、第1の
回折光学素子パタン4で回折した回折光が基板面で1回
もしくは3回全反射して入射する部分に、回折光取出し
用の第2の回折光学素子パタン5,6が設けられて構成
される。
As shown in FIG. 4, the diffractive optical element 110
Is provided with a first diffractive optical element pattern 4 for polarization on the principal surface 2 side of the substrate 1, and diffracted light diffracted by the first diffractive optical element pattern 4 on the principal surface 2 side of the substrate 1. Second diffractive optical element patterns 5 and 6 for extracting diffracted light are provided at portions where the light is totally reflected once or three times on the surface and is incident.

【0041】具体的に、基板1の屈折率を2とし、入射
光L0の波長を800nm、第1の回折光学素子パタン
4のパタンピッチを700nm、第2の回折光学素子パ
タン5,6のパタンピッチを2μmとして、入射光L0
が基板1の主面2に対して略垂直方向から入射した場
合、基板1内部での1次回折角θは34.85度とな
る。そして、第1の回折光学素子パタン4で入射光L0
は、0次回折光L1と+1次回折光L2および−1次回折
光L3に回折されるが、+1次回折光L2と−1次回折光
L3の回折角は、全反射条件(屈折率2の基板の場合3
0度以上)を満たしており、第2の回折光学素子パタン
5,6がない場合、基板1外部に回折光を取り出すこと
ができない。
Specifically, the refractive index of the substrate 1 is 2, the wavelength of the incident light L0 is 800 nm, the pattern pitch of the first diffractive optical element pattern 4 is 700 nm, and the pattern of the second diffractive optical element patterns 5 and 6 is With the pitch being 2 μm, the incident light L0
Is incident on the main surface 2 of the substrate 1 from a substantially perpendicular direction, the first-order diffraction angle θ inside the substrate 1 is 34.85 degrees. The first diffractive optical element pattern 4 uses the incident light L0
Is diffracted into the 0th-order diffracted light L1, the + 1st-order diffracted light L2 and the -1st-order diffracted light L3, and the diffraction angles of the + 1st-order diffracted light L2 and the -1st-order diffracted light L3 are determined by the total reflection condition (3 in the case of a substrate having a refractive index of 2).
0 ° or more), and if the second diffractive optical element patterns 5 and 6 are not provided, diffracted light cannot be taken out of the substrate 1.

【0042】ところが、第1の回折光学素子パタン4で
回折した回折光が主面3の境界面で反射した後、入射さ
れる主面2の位置に第2の回折光学素子パタン5を設け
ることにより、+1次回折光L2はさらに0次回折光L2
1と+1次回折光L23および−1次回折光L22に分岐さ
れ、0次回折光L21の出射角は入射角の34.85度と
変わらないが、−1次回折光L22の出射角は回折の効果
により+1次回折光L2の第2の回折光学素子パタン6
への入射角(34.85度)よりも小さい21.80度
となり、また+1次回折光L23の出射角は回折の効果に
より+1次回折光L2の第2の回折光学素子パタン5へ
の入射角(34.85度)よりも大きい50.48度と
なる。これにより、第2の回折光学素子パタン5におけ
る−1次回折光L22は全反射における臨界角以内に抑制
できるため、その進行方向における主面3側で外部に取
り出すことができるようになる。
However, after the diffracted light diffracted by the first diffractive optical element pattern 4 is reflected on the boundary surface of the main surface 3, the second diffractive optical element pattern 5 is provided at the position of the main surface 2 where the light enters. As a result, the + 1st-order diffracted light L2 further becomes the 0th-order diffracted light L2
The light is branched into 1st, + 1st-order diffracted light L23 and -1st-order diffracted light L22, and the exit angle of the 0th-order diffracted light L21 is the same as the incident angle of 34.85 degrees, but the exit angle of the -1st-order diffracted light L22 is +1 due to the effect of diffraction. Second diffractive optical element pattern 6 of next-order diffracted light L2
21.80 degrees, which is smaller than the incident angle (34.85 degrees) to the second diffractive optical element pattern 5 of the + 1st-order diffracted light L2 due to the diffraction effect. 34.85 degrees), which is 50.48 degrees. Thereby, since the -1st-order diffracted light L22 in the second diffractive optical element pattern 5 can be suppressed within the critical angle in the total reflection, it can be extracted outside on the principal surface 3 side in the traveling direction.

【0043】同様に、−1次回折光L3は、基板1内で
3回全反射した後、第2の回折光学素子パタン6に入射
して0次回折光L31、−1次回折光L32、+1次回折光
L33となり、−1次回折光L32が全反射条件を満たさな
くなり主面3から外部に取り出される。なお、基板1内
で回折光を全反射させる回数は、奇数回であれば、5回
以上であってもよく、それに応じて回折光学素子パタン
を設ける位置が第1の回折光学素子パタン4よりも遠く
なる。
Similarly, the -1st-order diffracted light L3 is totally reflected three times in the substrate 1 and then enters the second diffractive optical element pattern 6 to enter the 0th-order diffracted light L31, the -1st-order diffracted light L32, and the + 1st-order diffracted light. L33, the -1st-order diffracted light L32 no longer satisfies the condition of total reflection, and is extracted from the main surface 3 to the outside. The number of times that the diffracted light is totally reflected within the substrate 1 may be five or more as long as it is an odd number, and accordingly, the position where the diffractive optical element pattern is provided is more than the first diffractive optical element pattern 4. Also get far away.

【0044】このように、第2の回折光学素子パタン
5、第2の回折光学素子パタン6を主面2の適当な位置
に設けることにより、基板1内部で奇数回反射した1次
回折光を、0次回折光L1と同じ側から取り出すことが
可能となる。また、図5(a)に示すように、第2の回
折光学素子パタン5で回折した−1次回折光L22が入射
される基板1の主面3の位置に金属や多層誘電体からな
る反射膜8を設けることにより、第2の回折光学素子パ
タン5での−1次回折光L22は反射膜8で反射されて主
面2側から外部へ取り出すことができる。
By providing the second diffractive optical element pattern 5 and the second diffractive optical element pattern 6 at appropriate positions on the main surface 2 as described above, the first-order diffracted light reflected an odd number of times inside the substrate 1 can be obtained. It is possible to extract from the same side as the zero-order diffracted light L1. As shown in FIG. 5A, a reflection film made of a metal or a multilayer dielectric is provided at a position on the main surface 3 of the substrate 1 where the -1st-order diffracted light L22 diffracted by the second diffractive optical element pattern 5 is incident. By providing the light 8, the -1st-order diffracted light L22 of the second diffractive optical element pattern 5 is reflected by the reflection film 8 and can be extracted from the main surface 2 side to the outside.

【0045】さらに、図5(b)に示すように、入射光
L0を基板1の主面2に垂直方向から入射し、第2の回
折光学素子パタン5,6のパタンピッチを第1の回折光
学素子パタン4のパタンピッチと同じピッチとすれば、
第2の回折光学素子パタン5,6における−1次回折光
L22,L32は、第1の回折光学素子パタン4での回折角
θと同じだけ回折効果を与えられるため基板1の主面3
に対して垂直方向に出射することとなり、入射光L0の
主光線の方向と平行な方向に取り出すことができ、光学
的に扱いやすい素子が得られる。
Further, as shown in FIG. 5 (b), the incident light L0 is incident on the main surface 2 of the substrate 1 from the vertical direction, and the pattern pitch of the second diffractive optical element patterns 5, 6 is changed to the first diffraction light. If the pitch is the same as the pattern pitch of the optical element pattern 4,
The -1st-order diffracted lights L22 and L32 in the second diffractive optical element patterns 5 and 6 are given the same diffraction effect as the diffraction angle θ of the first diffractive optical element pattern 4, so that the principal surface 3 of the substrate 1
In the direction perpendicular to the direction of the incident light L0, and can be extracted in a direction parallel to the direction of the principal ray of the incident light L0, and an element which is optically easy to handle can be obtained.

【0046】(実施の形態3)図6は、本発明の実施の
形態3に係る回折型光学素子120の構成を示す断面図
である。同図に示すようにこの回折型光学素子120
は、主面2側に偏光用の第1の回折光学素子パタン4が
設けられ、基板1の主面3側の、第1の回折光学素子パ
タン4で回折した回折光が直接あるいは基板面で2回全
反射して入射する部分に、それぞれ各溝部の断面が三角
形となり全体で三角凹部形状群(以下、「鋸歯形状」と
いう。)からなる、回折光取出し用の第2の回折光学素
子パタン9,10が設けられている。
(Embodiment 3) FIG. 6 is a sectional view showing a configuration of a diffractive optical element 120 according to Embodiment 3 of the present invention. As shown in FIG.
The first diffractive optical element pattern 4 for polarization is provided on the principal surface 2 side, and the diffracted light diffracted by the first diffractive optical element pattern 4 on the principal surface 3 side of the substrate 1 is directly or on the substrate surface. A second diffractive optical element pattern for taking out diffracted light, which is formed of a triangular concave shape group (hereinafter, referred to as a “sawtooth shape”) as a whole with a triangular cross-section of each groove at a portion where the light is totally reflected twice and is incident. 9 and 10 are provided.

【0047】図7は、第2の回折光学素子パタン10の
一つの溝を拡大した図であって、同図に示すように主面
3に対してθbの傾斜角を有する斜面部11が、丁度入
射する回折光に対して背を向けるようにして溝が形成さ
れている。ここで、例えば、基板1の屈折率を2とし、
入射光L0の波長を800nm、第1の回折光学素子パ
タン4のパタンピッチを700nmとし、入射光L0が
基板1の主面2に対して略垂直方向から入射した場合、
基板1内部での1次回折角θは34.85度となり、第
1の回折光学素子パタン4で入射光L0は0次回折光L1
と+1次回折光L2および−1次回折光L3に回折され、
+1次回折光L2と−1次回折光L3の回折角は全反射条
件(屈折率2の基板の場合30度以上)を満たしている
ので、第2の回折光学素子パタン9,10がない場合に
は基板1内部で全反射を繰り返し、基板1外部に回折光
を取り出すことができない。
FIG. 7 is an enlarged view of one groove of the second diffractive optical element pattern 10. As shown in FIG. 7, a slope 11 having a tilt angle θb with respect to the main surface 3 is formed. The groove is formed so as to turn away from the diffracted light that has just entered. Here, for example, let the refractive index of the substrate 1 be 2,
When the wavelength of the incident light L0 is 800 nm, the pattern pitch of the first diffractive optical element pattern 4 is 700 nm, and the incident light L0 is incident on the main surface 2 of the substrate 1 from a substantially perpendicular direction,
The first-order diffraction angle θ inside the substrate 1 becomes 34.85 degrees, and the incident light L0 is converted into the zero-order diffracted light L1 by the first diffractive optical element pattern 4.
And + 1st order diffracted light L2 and -1st order diffracted light L3,
Since the diffraction angles of the + 1st-order diffracted light L2 and the -1st-order diffracted light L3 satisfy the total reflection condition (30 degrees or more in the case of a substrate having a refractive index of 2), if the second diffractive optical element patterns 9 and 10 are not provided, Total reflection is repeated inside the substrate 1 and diffracted light cannot be taken out of the substrate 1.

【0048】しかし、第2の回折光学素子パタン9,1
0の断面が上述のように鋸歯形状であり、各三角凹部が
傾斜角θbとなる斜面部11を有することにより、当該
斜面部11の境界面に入射する回折光に対する入射角は
(θーθb)となる。上述の通り、回折角θは、34.
85°であり、全反射の臨界角は30°なので、当該傾
斜角θbを4.85度よりも大きい値とすることにより
全反射の臨界角以内に抑えることができる。
However, the second diffractive optical element patterns 9, 1
0 has a sawtooth shape as described above, and each triangular recess has a slope 11 having an inclination angle θb, so that the angle of incidence for diffracted light incident on the boundary surface of the slope 11 is (θ−θb). ). As described above, the diffraction angle θ is 34.
Since the critical angle of total reflection is 30 °, it is possible to suppress the inclination angle θb to a value larger than 4.85 degrees so as to be within the critical angle of total reflection.

【0049】このようにすることにより、図6に示すよ
うに第1の回折光学素子パタン4の+1次回折光L2お
よび−1次回折光L3が第2の回折光学素子パタン9,
10のそれぞれで回折した回折光L21〜L23および回折
光L31〜L33を全て基板1外部に取り出すことが可能と
なり、光量の損失を他の実施の形態に比べて少なくする
ことができる。
By doing so, as shown in FIG. 6, the + 1st-order and -1st-order diffracted lights L2 and L3 of the first diffractive optical element pattern 4 are converted into the second diffractive optical element patterns 9,
All of the diffracted light beams L21 to L23 and the diffracted light beams L31 to L33 diffracted by the respective elements 10 can be taken out of the substrate 1, and the loss of light quantity can be reduced as compared with the other embodiments.

【0050】なお、この鋸歯形状のパタンを有する第2
の回折光学素子パタン9,10を基板1の主面2もしく
は主面3側の、第1の回折光学素子パタン4で回折した
回折光が基板主面の境界面において2回以上反射して入
射する部分に設けても同様に外部に取り出すことができ
るのは言うまでもない。また、第2の回折光学素子パタ
ン9,10の各溝の断面形状は、図7に示すように直角
三角形状である必要は必ずしもなく、少なくとも第1の
回折光学素子パタン4からの回折光が入射する部分に斜
面部11がありさえすれば、回折光を直接、基板外部に
取り出せるという効果が得られる。
The second pattern having the sawtooth-shaped pattern
The diffracted light diffracted by the first diffractive optical element pattern 4 on the principal surface 2 or the principal surface 3 of the substrate 1 on the principal surface 2 or the principal surface 3 of the substrate 1 is reflected twice or more on the boundary surface of the substrate principal surface and is incident. Needless to say, even if it is provided at the portion where the light is applied, it can be similarly taken out. The cross-sectional shape of each groove of the second diffractive optical element patterns 9 and 10 does not necessarily have to be a right triangle as shown in FIG. 7, and at least the diffracted light from the first diffractive optical element pattern 4 is As long as the inclined portion 11 is present at the incident portion, the effect that the diffracted light can be directly taken out of the substrate can be obtained.

【0051】また、必ずしも第2の回折光学素子パタン
9,10が設けられている主面が、偏光用の回折光学素
子パタンが設けられている主面に平行であるとは限らな
いので、図6のように入射光L0が基板1に垂直に入射
する場合には、第2の回折光学素子パタン9,10の各
溝の斜面部11は、入射光L0の入射方向に直交する方
向に対して上記θbだけ傾斜するようにすればよい。
Also, the principal surface on which the second diffractive optical element patterns 9 and 10 are provided is not necessarily parallel to the principal surface on which the diffractive optical element pattern for polarization is provided. When the incident light L0 is perpendicularly incident on the substrate 1 as shown in FIG. 6, the inclined surface 11 of each groove of the second diffractive optical element patterns 9, 10 is oriented in the direction orthogonal to the incident direction of the incident light L0. It is sufficient to incline by the above θb.

【0052】(実施の形態4)図8(a)は、本発明の
実施の形態4に係る回折型光学素子130の構成を示す
縦断面図であり、図8(b)は、当該回折型光学素子1
30の平面図である。この実施の形態4においては、回
折光取出し用の第2の回折光学素子パタンにレンズ機能
を持たせている点に特徴がある。
(Embodiment 4) FIG. 8A is a longitudinal sectional view showing a configuration of a diffractive optical element 130 according to Embodiment 4 of the present invention, and FIG. Optical element 1
30 is a plan view of FIG. Embodiment 4 is characterized in that the second diffractive optical element pattern for extracting diffracted light has a lens function.

【0053】図8(a)に示すように、基板1の主面2
側に偏光用の第1の回折光学素子パタン4が設けられ、
その+1次回折光L2が、主面3の境界面で1回反射し
て入射する部分にレンズ機能を有する第2の回折光学素
子パタン12が設けられている。第2の回折光学素子パ
タン12は、図8(b)の平面図に示すように、あさり
貝殻状模様を示す曲線状群からなり、本例においては、
収束光に対してコリメータレンズの作用を有するように
設計されている。
As shown in FIG. 8A, the main surface 2 of the substrate 1 is
A first diffractive optical element pattern 4 for polarization is provided on the side,
A second diffractive optical element pattern 12 having a lens function is provided at a portion where the + 1st-order diffracted light L2 is reflected once on the boundary surface of the main surface 3 and enters. As shown in the plan view of FIG. 8B, the second diffractive optical element pattern 12 is composed of a curved group showing a clam shell-like pattern.
It is designed to have the function of a collimator lens for convergent light.

【0054】すなわち、図8(a)に示すように、入射
光L0が収束光である場合、第1の回折光学素子パタン
4で回折した+1次回折光L2も収束光となって、主面
3の境界面で1回全反射した後、第2の回折光学素子パ
タン12に入射する。ここで、第2の回折光学素子パタ
ン12は、上述のようにコリメータレンズの作用を有し
ており、第1の回折光学素子パタン4での+1次回折光
L2の、当該第2の回折光学素子パタン12における−
1次回折光L22が平行光となるように、当該第2の回折
光学素子パタン12のパタン形状およびパタンピッチが
設定されている。
That is, as shown in FIG. 8A, when the incident light L0 is convergent light, the + 1st-order diffracted light L2 diffracted by the first diffractive optical element pattern 4 also becomes convergent light, and the main surface 3 After the light is totally reflected once at the boundary surface, the light enters the second diffractive optical element pattern 12. Here, the second diffractive optical element pattern 12 has the function of a collimator lens as described above, and converts the + 1st-order diffracted light L2 of the first diffractive optical element pattern 4 into the second diffractive optical element. -In pattern 12
The pattern shape and pattern pitch of the second diffractive optical element pattern 12 are set so that the first-order diffracted light L22 becomes parallel light.

【0055】一般に、回折光学素子パタンを曲線状群と
することにより所定のレンズ効果をもたせることは公知
であり、その凹部の形状やパタンピッチを所定の値に設
定することにより、第2の回折光学素子パタン12に、
凹レンズや凸レンズ等の各種効果を持たせることがで
き、上記平行光束のほか、発散光束および収束光束等の
所望の波面を有する光ビームを取り出すことが可能とな
る。
It is generally known that a predetermined lens effect can be obtained by forming a diffractive optical element pattern into a curved group, and by setting the shape of the concave portion and the pattern pitch to predetermined values, the second diffraction pattern can be obtained. In the optical element pattern 12,
Various effects such as a concave lens and a convex lens can be provided, and in addition to the parallel light beam, a light beam having a desired wavefront such as a divergent light beam and a convergent light beam can be extracted.

【0056】なお、この曲線形状群からなるパタンを有
する第2の回折光学素子パタン16を基板1の主面2も
しくは主面3の、第1の回折光学素子パタン4で反射回
折した回折光が直接あるいは基板内で2回以上反射して
入射する位置に設けても同様の効果が得られるのは言う
までもない。 (実施の形態5)本実施の形態5およびこれ以降に説明
する実施の形態6〜8に係る回折型光学素子は、上述の
反射偏光型の回折型光学素子に関するものである。すな
わち、上記実施の形態1〜4で説明した透過偏光型の回
折型光学素子においては、偏光用の回折光学素子パタン
は、基板の入射光が最初に入射する主面に設けられてい
たが、以下の実施の形態においては、偏光用の回折光学
素子パタンは、基板の入射光が入射する側とは反対側の
主面に設けられている点が異なるだけである。そのた
め、上述の実施の形態と内容的に共通する部分も多く、
以下ではできるだけ簡略に説明することにする。
The second diffractive optical element pattern 16 having the pattern formed by the group of curved shapes is reflected and diffracted by the first diffractive optical element pattern 4 on the principal surface 2 or principal surface 3 of the substrate 1. It is needless to say that the same effect can be obtained even if it is provided at a position where the light is reflected directly or in the substrate two or more times. (Embodiment 5) The diffractive optical elements according to Embodiment 5 and Embodiments 6 to 8 to be described hereinafter relate to the above-mentioned reflective polarization type diffractive optical element. That is, in the transmission polarization type diffractive optical element described in the first to fourth embodiments, the diffractive optical element pattern for polarization is provided on the main surface of the substrate where incident light first enters. In the following embodiments, the only difference is that the diffractive optical element pattern for polarization is provided on the main surface of the substrate opposite to the side on which the incident light is incident. Therefore, there are many parts in common with the above-described embodiment,
Hereinafter, the description will be made as simple as possible.

【0057】なお、以下の実施の形態5,6,7,8
は、それぞれ上記実施の形態1,2,3,4に対応して
いる。図9は、本実施の形態5に係る反射偏光型の回折
型光学素子140の構成を示す縦断面図である。同図に
示すように回折型光学素子140は、基板1の主面3側
に偏光用の第1の回折光学素子パタン4が設けられ、主
面2の、第1の回折光学素子パタン4における回折光が
直接もしくは基板1内で2回反射して入射する位置に回
折光取出し用の第2の回折光学素子パタン5,6がそれ
ぞれ設けられており、図2に示す実施の形態に対応して
いる。
The following embodiments 5, 6, 7, and 8
Correspond to the first, second, third and fourth embodiments, respectively. FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the reflective polarization type diffractive optical element 140 according to the fifth embodiment. As shown in the drawing, the diffractive optical element 140 is provided with a first diffractive optical element pattern 4 for polarization on the main surface 3 side of the substrate 1, and the first diffractive optical element pattern 4 on the main surface 2. Second diffractive optical element patterns 5 and 6 for extracting diffracted light are provided at positions where the diffracted light is reflected directly or twice in the substrate 1, and corresponds to the embodiment shown in FIG. ing.

【0058】基板1の主面2側から入射光L0が垂直に
入射すると、基板1の主面3側の第1の回折光学素子パ
タン4で反射回折して+1次回折光L2、−1次回折光
L3が生じ、前者は直接第2の回折光学素子パタン5に
入射し、後者は、基板1内で2回全反射後、第2の回折
光学素子パタン6に入射する。それぞれの第2の回折光
学素子パタン5,6における−1次回折光L22、−1次
回折光L32の主面3の境界面への入射角は、上記透過偏
光型の回折型光学素子の実施の形態で説明したのと同様
に、全反射条件における臨界角未満となるため、主面3
から外部に出射することができる。
When the incident light L0 is perpendicularly incident from the main surface 2 side of the substrate 1, it is reflected and diffracted by the first diffractive optical element pattern 4 on the main surface 3 side of the substrate 1 and is diffracted by + 1st-order and -1st-order diffracted light L2. L3 is generated, and the former directly enters the second diffractive optical element pattern 5, and the latter enters the second diffractive optical element pattern 6 after being totally reflected twice within the substrate 1. The angles of incidence of the −1st-order diffracted light L22 and −1st-order diffracted light L32 on the boundary surface of the main surface 3 in the second diffractive optical element patterns 5 and 6 are determined according to the embodiment of the transmission polarization type diffractive optical element. As described above, since the angle is smaller than the critical angle under the total reflection condition,
From the outside.

【0059】本実施の形態のように反射偏光型の構成に
することにより、0次回折光L1と、+1次回折光L2、
−1次回折光L3を基板1の同じ側から取り出すことが
できる。なお、このような反射偏光型の回折型光学素子
においても、偏光用の回折光学素子パタンにおける回折
角θが90°以上となることはあり得ないから、上記式
3より、{(λ/n)/Λ}<1でなければならない
(nは基板1の屈折率)。これより(λ/n)<Λとな
り、結局、この場合においても偏光用の回折光学素子パ
タンのパタンピッチΛは、λ/n<Λ≦λの不等式を満
たす範囲内に限られる。
By adopting the reflection polarization type configuration as in the present embodiment, the 0th-order diffracted light L1 and the + 1st-order diffracted light L2,
The -1st-order diffracted light L3 can be extracted from the same side of the substrate 1. Note that, even in such a reflective polarization type diffraction optical element, since the diffraction angle θ in the polarization diffraction optical element pattern cannot be 90 ° or more, {(λ / n ) / Λ} <1 (n is the refractive index of the substrate 1). From this, (λ / n) <Λ, and in this case as well, the pattern pitch の of the polarization diffractive optical element pattern is limited to a range satisfying the inequality λ / n <Λ ≦ λ.

【0060】ここで、図10(a)に示すように、第2
の回折光学素子パタン6で反射回折した−1次回折光L
22が入射される主面3の位置に金属や多層誘電体からな
る反射膜13をスパッタリングなどで形成することによ
り、当該−1次回折光L22を主面2側から外部へ取り出
すこともできる。また、図10(b)に示すように、入
射光L0が第1の回折光学素子パタン4に垂直方向に入
射すると共に第2の回折光学素子パタン5,6のパタン
ピッチを第1の回折光学素子パタン4のパタンピッチと
同じピッチとすることにより、第2の回折光学素子パタ
ン5,6で反射回折した−1次回折光L22は、第1の回
折光学素子パタン4での回折角と同じだけ回折効果を与
えるため基板1の主面3に対して垂直方向に出射するこ
ととなるので、入射光L0の主光線の方向と平行な方向
に取り出すことができ、実施の形態1における図3
(b)の場合と同様、光学的に扱いやすい素子が得られ
る。
Here, as shown in FIG.
-Order diffracted light L reflected and diffracted by the diffractive optical element pattern 6 of FIG.
By forming the reflective film 13 made of a metal or a multilayer dielectric by sputtering or the like at the position of the main surface 3 where the light 22 enters, the -1st-order diffracted light L22 can be extracted from the main surface 2 to the outside. Further, as shown in FIG. 10B, the incident light L0 is incident on the first diffractive optical element pattern 4 in the vertical direction, and the pattern pitch of the second diffractive optical element patterns 5 and 6 is changed to the first diffractive optical element pattern. By setting the pitch to be the same as the pattern pitch of the element pattern 4, the minus first-order diffracted light L22 reflected and diffracted by the second diffractive optical element patterns 5, 6 is equal to the diffraction angle of the first diffractive optical element pattern 4. Since the light is emitted in a direction perpendicular to the main surface 3 of the substrate 1 in order to provide a diffraction effect, it can be extracted in a direction parallel to the direction of the main light of the incident light L0.
As in the case of (b), an element that is easy to handle optically is obtained.

【0061】(実施の形態6)図11は、本実施の形態
6に係る回折型光学素子150の構成を示す断面図であ
る。同図に示すように当該回折型光学素子150は、回
折光取出し用の第2の回折光学素子パタン5,6が、偏
光用の第1の回折光学素子パタン4と同じ基板1の主面
3側に設けられている点に特徴があり、上述の図4に示
す実施の形態に対応している。
(Embodiment 6) FIG. 11 is a sectional view showing a configuration of a diffractive optical element 150 according to Embodiment 6 of the present invention. As shown in the drawing, in the diffractive optical element 150, the second diffractive optical element patterns 5 and 6 for taking out diffracted light have the same principal surface 3 of the substrate 1 as the first diffractive optical element pattern 4 for polarized light. It is characterized in that it is provided on the side, and corresponds to the embodiment shown in FIG. 4 described above.

【0062】この構成によっても、第2の回折光学素子
パタン5,6を、第1の回折光学素子パタン4による+
1次回折光L2、−1次回折光L3が入射する適当な位置
に設けることにより、図4の場合と同様に回折光を基板
1の外部に取り出すことができる。なお、本実施の形態
では、第2の回折光学素子パタン5は、第1の回折光学
素子パタン4での+1次回折光L2が基板1内で1回反
射した後に入射する位置に設けられ、第3の回折光学素
子パタン6は、第1の回折光学素子パタン4での−1次
回折光L3が基板1内で3回反射した後に入射する位置
に設けられているが、それぞれ5回以上の奇数回全反射
した位置に設けてもよい。
Also according to this configuration, the second diffractive optical element patterns 5 and 6 are
By providing the diffracted light at an appropriate position where the first-order diffracted light L2 and the -1st-order diffracted light L3 are incident, the diffracted light can be taken out of the substrate 1 as in the case of FIG. In the present embodiment, the second diffractive optical element pattern 5 is provided at a position where the + 1st-order diffracted light L2 from the first diffractive optical element pattern 4 is reflected once in the substrate 1 and then enters. The third diffractive optical element pattern 6 is provided at a position where the -1st-order diffracted light L3 from the first diffractive optical element pattern 4 is reflected three times in the substrate 1 and then incident thereon. It may be provided at a position where total reflection has occurred.

【0063】ここで、図12(a)に示すように、第2
の回折光学素子パタン5で反射回折した−1次回折光L
22が入射される基板1の主面2上の位置に金属や多層誘
電体からなる反射膜14を設けることにより、当該−1
次回折光L22が反射膜14で反射されて主面3側から外
部へ取り出すことができる。また、図12(b)に示す
ように、入射光L0が第1の回折光学素子パタン4に垂
直方向に入射するとともに第2の回折光学素子パタン
5,6のパタンピッチを第1の回折光学素子パタン4の
パタンピッチと同じピッチとすることにより、第2の回
折光学素子パタン5,6で反射回折した−1次回折光L
22、L32は、第1の回折光学素子パタン4での回折角と
同じだけ回折効果が与えられ、入射光L0の主光線の方
向と平行な方向に取り出すことができる。
Here, as shown in FIG.
-Order diffracted light L reflected and diffracted by the diffractive optical element pattern 5
By providing a reflective film 14 made of metal or a multilayer dielectric at a position on the main surface 2 of the substrate 1 where the light 22 enters,
The next-order diffracted light L22 is reflected by the reflection film 14 and can be taken out from the main surface 3 side. As shown in FIG. 12B, the incident light L0 is incident on the first diffractive optical element pattern 4 in the vertical direction, and the pattern pitch of the second diffractive optical element patterns 5 and 6 is changed to the first diffractive optical element pattern. By setting the same pitch as the pattern pitch of the element pattern 4, the -1st-order diffracted light L reflected and diffracted by the second diffractive optical element patterns 5, 6
22 and L32 have the same diffraction effect as the diffraction angle of the first diffractive optical element pattern 4, and can be extracted in a direction parallel to the direction of the principal ray of the incident light L0.

【0064】(実施の形態7)図13は、本発明の実施
の形態7に係る回折型光学素子160の構成を示す縦断
面図である。同図に示すように回折型光学素子160
は、基板1の主面3側に第1の回折光学素子パタン4が
設けられており、その両側の、第1の回折光学素子パタ
ン4で反射回折した回折光が基板面で1回全反射して入
射する位置に、断面が鋸歯形状となる第2の回折光学素
子パタン15,16が設けられており、上述の図6で示
した実施の形態に対応する。
(Embodiment 7) FIG. 13 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a diffractive optical element 160 according to Embodiment 7 of the present invention. As shown in FIG.
Is provided with a first diffractive optical element pattern 4 on the main surface 3 side of the substrate 1, and diffracted light reflected and diffracted by the first diffractive optical element pattern 4 on both sides thereof is totally reflected once on the substrate surface. The second diffractive optical element patterns 15 and 16 having a saw-tooth cross section are provided at the positions where the light is incident. This corresponds to the embodiment shown in FIG. 6 described above.

【0065】図14は、第2の回折光学素子パタン16
の1個の三角凹部の形状を示す拡大図である。三角凹部
の斜面部17に入射する回折光の入射角が、θ−θbと
なり、このθbを適当な大きさにすることにより、全反
射の臨界角以下となって基板外部に出射することができ
る。なお、鋸歯形状の第2の回折光学素子パタン15,
16を、第1の回折光学素子パタン4による回折光が基
板1内で3回以上の奇数回反射したのちに入射する位置
に設けても同様な効果を得られる。
FIG. 14 shows the second diffractive optical element pattern 16.
It is an enlarged view which shows the shape of one triangular recess. The incident angle of the diffracted light incident on the inclined surface 17 of the triangular concave portion is θ−θb, and by setting θb to an appropriate size, the incident angle becomes equal to or less than the critical angle of total reflection and can be emitted to the outside of the substrate. . The sawtooth-shaped second diffractive optical element pattern 15,
The same effect can be obtained by providing the light diffracting element 16 at a position where the light diffracted by the first diffractive optical element pattern 4 enters the substrate 1 after being reflected three or more times an odd number of times.

【0066】(実施の形態8)図15(a)は、本実施
の形態8の回折型光学素子170の構成を示す断面図で
あり、図15(b)は回折型光学素子170の平面図で
ある。この回折型光学素子170は、基板1の主面3側
に偏光用の第1の回折光学素子パタン4が設けられ、基
板1の主面2側の、第1の回折光学素子パタン4で反射
回折した回折光が入射する部分に曲線形状群からなる第
2の回折光学素子パタン18が設けられており、上述の
図8(a)、(b)で示した実施の形態に対応する。
(Eighth Embodiment) FIG. 15A is a sectional view showing a configuration of a diffractive optical element 170 according to an eighth embodiment, and FIG. 15B is a plan view of the diffractive optical element 170. It is. In this diffractive optical element 170, a first diffractive optical element pattern 4 for polarization is provided on the principal surface 3 side of the substrate 1, and the first diffractive optical element pattern 4 on the principal surface 2 side of the substrate 1 reflects the light. A second diffractive optical element pattern 18 composed of a group of curved shapes is provided at a portion where the diffracted diffracted light is incident, and corresponds to the embodiment shown in FIGS. 8A and 8B described above.

【0067】曲線形状群からなる第2の回折光学素子パ
タン18は、図15(b)の平面図に示すように、あさ
り貝殻状模様を形成しており、図8(a)同様にコリメ
ータレンズとして作用する。入射光L0が収束光である
場合、第1の回折光学素子パタン4領域で反射回折した
+1次回折光L2も収束光となって第2の回折光学素子
パタン18に入射する。この時、第2の回折光学素子パ
タン18は所定のレンズ効果を有する曲線群からなるパ
タンを有しているので、図15(a)で示すように、例
えば第2の回折光学素子パタン18で回折される一1次
回折光L22を平行光束にすることができる。また、回折
光学素子パタンとして凹レンズや凸レンズ等の各種効果
を持たせることにより、上記平行光束のほか、発散光束
および収束光束等の所望の波面を有する光ビームを取り
出すことが可能となる。
As shown in the plan view of FIG. 15B, the second diffractive optical element pattern 18 composed of a group of curved shapes forms a clam shell-like pattern, and a collimator lens as in FIG. 8A. Act as When the incident light L0 is convergent light, the + 1st-order diffracted light L2 reflected and diffracted in the first diffractive optical element pattern 4 area also becomes convergent light and is incident on the second diffractive optical element pattern 18. At this time, since the second diffractive optical element pattern 18 has a pattern composed of a curve group having a predetermined lens effect, for example, as shown in FIG. The first-order diffracted light L22 to be diffracted can be converted into a parallel light flux. In addition, by giving various effects such as a concave lens and a convex lens as a diffractive optical element pattern, it becomes possible to extract a light beam having a desired wavefront such as a divergent light beam and a convergent light beam, in addition to the parallel light beam.

【0068】なお、この曲線形状群からなるパタンを有
する第2の回折光学素子パタン18を基板1の主面3側
の、第1の回折光学素子パタン4で反射回折した回折光
が基板面で1回もしくは複数回全反射して入射する部分
に設けても同様の効果が得られるのは言うまでもない。 (実施の形態9)次に、上述のような偏光性を有する回
折型光学素子100を利用した、光磁気ディスク用の光
ピックアップの構成について説明するが、その前提とし
て、まず、従来の光ピックアップの構成および記録信号
の検出原理について簡単に説明しておく。
The diffracted light reflected and diffracted by the first diffractive optical element pattern 4 on the principal surface 3 side of the substrate 1 and the second diffractive optical element pattern 18 having the pattern composed of the group of curved shapes is reflected on the substrate surface. It goes without saying that the same effect can be obtained even if it is provided at a portion where the light is totally reflected once or a plurality of times. (Embodiment 9) Next, the configuration of an optical pickup for a magneto-optical disk utilizing the above-described diffractive optical element 100 having polarization will be described. And the principle of detecting a recording signal will be briefly described.

【0069】図16は、従来の光ピックアップの構成の
一例を示す図である。当該光ピックアップは、レーザダ
イオード401、コリメータレンズ402、ビーム整形
プリズム403、偏光ビームスプリッタ404、対物レ
ンズ405および戻り光検出部410などを有する。ま
た、戻り光検出部410は、第1ハーフプリズム41
1、第2ハーフプリズム413、ナイフエッジ414、
偏光ビームスプリッタ417、フォトセンサPD1〜P
D4などを備える。
FIG. 16 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional optical pickup. The optical pickup includes a laser diode 401, a collimator lens 402, a beam shaping prism 403, a polarizing beam splitter 404, an objective lens 405, a return light detection unit 410, and the like. In addition, the return light detection unit 410 is provided with the first half prism 41.
1, second half prism 413, knife edge 414,
Polarizing beam splitter 417, photo sensors PD1 to P
D4 and the like.

【0070】レーザダイオード401から出射されたレ
ーザ光は、コリメータレンズ402で平行光に変えられ
た後、ビーム整形プリズム403を介してその光束の横
断面形状がほぼ円形になるように整えられ、偏光ビーム
スプリッタ404に入射される。偏光ビームスプリッタ
404は、S偏光の反射率が、100%に設定され、P
偏光の透過率が、40%〜60%になるように設定され
ており、レーザダイオード401から出射されるレーザ
光はP偏光なので、およそ半分の光量のレーザビーム
が、偏光ビームスプリッタ404を透過して対物レンズ
405を介して光磁気ディスク450の情報記録面45
1上に集光される。情報記録面451で反射した戻り光
は、逆進して偏光ビームスプリッタ404で反射されて
戻り光検出部410方向に進む。
The laser light emitted from the laser diode 401 is converted into parallel light by a collimator lens 402, and then is adjusted via a beam shaping prism 403 so that the light beam has a substantially circular cross-sectional shape. The light enters the beam splitter 404. The polarization beam splitter 404 sets the reflectance of S-polarized light to 100%,
The transmittance of polarized light is set so as to be 40% to 60%, and the laser beam emitted from the laser diode 401 is P-polarized light, so that a laser beam of approximately half the amount of light passes through the polarizing beam splitter 404. The information recording surface 45 of the magneto-optical disk 450 via the objective lens 405
The light is focused on 1. The return light reflected by the information recording surface 451 travels backward, is reflected by the polarization beam splitter 404, and proceeds toward the return light detection unit 410.

【0071】戻り光検出部410に進んだ戻り光は、第
1ハーフプリズム411で2本の光束に分岐され、その
直進光は、トラッキングやフォーカスを制御するための
サーボ信号取得用光線となり、第1ハーフプリズム41
1での反射光は、記録信号検出用光線となる。前者のサ
ーボ信号取得用光線は、集光レンズ412により収束光
にされた後、第2ハーフプリズム413で2つに分岐さ
れ、そのうち直進光は、上半分をナイフエッジ414で
遮られて2分割のフォトセンサPD1のセンサ面に入射
し、公知のナイフエッジ法によりフォーカス誤差量が検
出される。また、第2ハーフプリズム413により下方
に反射された光線は、2分割フォトセンサPD2に入射
して、公知のプッシュプル法によりトラッキング誤差量
が検出される。これにより得られた2種のサーボ信号に
より、磁気コイルと磁石とからなる不図示の駆動機構が
駆動されて、フォーカス調整とトラッキング調整がなさ
れ、情報記録面451上の記録情報を正確に取得できる
ように構成される。
The return light that has proceeded to the return light detection unit 410 is split into two light beams by the first half prism 411, and the straight light becomes a servo signal acquisition light beam for controlling tracking and focusing. 1 half prism 41
The reflected light at 1 becomes a recording signal detection light beam. The former servo signal acquisition light beam is converged by a condenser lens 412 and then split into two by a second half prism 413. Of the straight light, the upper half is cut off by a knife edge 414 and split into two. Is incident on the sensor surface of the photosensor PD1, and a focus error amount is detected by a known knife edge method. Further, the light beam reflected downward by the second half prism 413 enters the two-part photosensor PD2, and the tracking error amount is detected by a known push-pull method. A drive mechanism (not shown) composed of a magnetic coil and a magnet is driven by the two types of servo signals obtained as described above, focus adjustment and tracking adjustment are performed, and information recorded on the information recording surface 451 can be accurately acquired. It is configured as follows.

【0072】一方、第1ハーフプリズム411で下方に
反射された戻り光をフォトセンサPD3、PD4で検出
することにより記録信号が検出される。周知の通り、光
磁気ディスク450の情報記録面451からの戻り光の
偏光方向は、カー効果により所定角度(カー回転角)だ
け回転しているので、第1ハーフプリズム411で下方
に反射して得られた信号検出用光線は、λ/2波長板4
15により上記カー回転角だけ偏光方向がずれた光線を
後段の偏光ビームスプリッタ417で一番分離しやすい
偏光方向となるように調整された後、集光レンズ416
により収束光に変えられ、偏光ビームスプリッタ417
よりP偏光とS偏光に分離される。この分離された光線
は、それぞれフォトセンサPD3、フォトセンサPD4
により検出され、両検出値の差を求めることによりノイ
ズを相殺した高精度の記録信号を得ることが可能とな
る。
On the other hand, a recording signal is detected by detecting return light reflected downward by the first half prism 411 with the photosensors PD3 and PD4. As is well known, since the polarization direction of the return light from the information recording surface 451 of the magneto-optical disk 450 is rotated by a predetermined angle (Kerr rotation angle) due to the Kerr effect, it is reflected downward by the first half prism 411. The obtained signal detection light beam is a λ / 2 wavelength plate 4
The light beam whose polarization direction is shifted by the Kerr rotation angle is adjusted by the polarization beam splitter 415 so as to have the polarization direction most easily separated by the polarization beam splitter 417 at the subsequent stage.
Is converted into convergent light by the polarization beam splitter 417.
It is further separated into P-polarized light and S-polarized light. The separated light beams are supplied to the photosensor PD3 and the photosensor PD4, respectively.
By detecting the difference between the two detection values, it is possible to obtain a high-precision recording signal in which noise is canceled.

【0073】しかしながら、図16に示すような従来の
光ピックアップの構成では、戻り光検出部410におけ
る部品点数が多く、部品コストおよび組立コストの双方
が高くなると共に、プリズム状のビームスプリッタが比
較的大きいため偏光小型化が困難であるという問題を有
している。そこで、本願発明者らは、本発明に係る回折
型光学素子を利用して、より小型化された光ピックアッ
プを発明した。
However, in the configuration of the conventional optical pickup as shown in FIG. 16, the number of components in the return light detecting section 410 is large, both the component cost and the assembly cost are high, and the prism-shaped beam splitter is relatively expensive. There is a problem that it is difficult to miniaturize the polarization because it is large. Therefore, the present inventors have invented a more miniaturized optical pickup using the diffractive optical element according to the present invention.

【0074】図17(a)は、当該光ピックアップの構
成を示す図である。レーザダイオード401、コリメー
タレンズ402、ビーム整形プリズム403、偏光ビー
ムスプリッタ404および対物レンズ405は、図16
で示した光ピックアップと同じであるが、戻り光検出部
420の構成が大きく異なる。レーザダイオード401
から射出されて情報記録面451で反射した戻り光が、
偏光ビームスプリッタ404内部の境界面で反射されて
戻り光検出部420方向に光路を変更する。この戻り光
検出部420は、集光レンズ421、回折型光学素子4
22、平板ガラス427、フォトセンサユニット426
を備えており、偏光ビームスプリッタ404から反射さ
れてきた戻り光は、まず、集光レンズ421で収束光に
変えられた後、回折型光学素子422に入射される。
FIG. 17A is a diagram showing the structure of the optical pickup. The laser diode 401, the collimator lens 402, the beam shaping prism 403, the polarization beam splitter 404, and the objective lens 405 are as shown in FIG.
However, the configuration of the return light detection unit 420 is greatly different. Laser diode 401
Return light emitted from the optical disk and reflected by the information recording surface 451 is
The light is reflected by the boundary surface inside the polarization beam splitter 404 and changes the optical path in the direction of the return light detection unit 420. The return light detector 420 includes a condenser lens 421 and a diffraction optical element 4.
22, flat glass 427, photosensor unit 426
The return light reflected from the polarization beam splitter 404 is first converted into convergent light by the condenser lens 421, and then is incident on the diffractive optical element 422.

【0075】回折型光学素子422は、既述の反射偏光
型の回折型光学素子の構成を有し、戻り光の入射面と反
対側の面には、パタンピッチが入射光の波長λ以下の第
1の回折光学素子パタン423が設けられ、入射面側
の、第1の回折光学素子パタン423による+1次回折
光L2、−1次回折光L3の入射位置には、それぞれ、波
長λより大きなパタンピッチを有する第2の回折光学素
子パタン424,425が、戻り光の主光線に対して対
称的な位置に設けられている。
The diffractive optical element 422 has the structure of the above-mentioned reflective polarization type diffractive optical element, and the pattern pitch on the surface opposite to the incident surface of the return light is smaller than the wavelength λ of the incident light. A first diffractive optical element pattern 423 is provided, and a pattern pitch greater than the wavelength λ is provided at the incident position of the + 1st-order diffracted light L2 and the -1st-order diffracted light L3 by the first diffractive optical element pattern 423 on the incident surface side. Are provided at symmetrical positions with respect to the principal ray of the return light.

【0076】この回折型光学素子422に入射した戻り
光は、第1の回折光学素子パタン423の回折効果によ
り、0次回折光L1と+1次回折光L2、−1次回折光L
3に分離されるが、第1の回折光学素子パタン423の
偏光性により、0次回折光L1は、P偏光となり、+1
次回折光L2、−1次回折光L3は共にS偏光となるよう
に設定されている。
The return light incident on the diffractive optical element 422 is converted into the 0th-order diffracted light L1, the + 1st-order diffracted light L2, and the -1st-order diffracted light L by the diffraction effect of the first diffractive optical element pattern 423.
The 0th-order diffracted light L1 becomes P-polarized light due to the polarization of the first diffractive optical element pattern 423, and +1.
The first-order diffracted light L2 and the -1st-order diffracted light L3 are both set to be S-polarized light.

【0077】このような特性を有する第1の回折光学素
子パタン423は、例えば、ガラス基板の屈折率が2.
4の場合に、当該パタンの格子の深さを入射光の波長の
0.3〜0.35倍とし、パタンピッチが入射光の波長
の0.72〜0.74倍とすることにより得られること
が実験により確認されており、これ以外でも、ガラス基
板の屈折率に応じて、格子深さとパタンピッチが実験も
しくはコンピュータによるシミュレーションにより適宜
求められる。
The first diffractive optical element pattern 423 having such characteristics has, for example, a refractive index of a glass substrate of 2.
In the case of No. 4, it can be obtained by setting the depth of the lattice of the pattern to 0.3 to 0.35 times the wavelength of the incident light and the pattern pitch to 0.72 to 0.74 times the wavelength of the incident light. It has been confirmed by experiments that the lattice depth and the pattern pitch can be determined appropriately by experiments or computer simulations according to the refractive index of the glass substrate.

【0078】一方、第1の回折光学素子パタン423で
の+1次回折光L2、−1次回折光L3は、それぞれ第2
の回折光学素子パタン424,425で回折され、それ
らの−1次回折光L22,L32が、全反射条件を免れて、
0次回折光L1と同じ側に出射される。フォトセンサユ
ニット426は、Si基板に、フォトセンサPD11、
PD12、PD13を所定の間隔で形成してなり、フォ
トセンサPD11は、0次回折光L1を検出し、フォト
センサPD12,PD13はそれぞれ−1次回折光L2
2、L32を検出する。特に、中央のフォトセンサPD1
1は、図17(b)に示すように独立した4つの検出領
域d1〜d4を有する4分割フォトセンサとなってい
る。
On the other hand, the + 1st-order diffracted light L2 and the -1st-order diffracted light L3 from the first diffractive optical element pattern 423
Are diffracted by the diffractive optical element patterns 424 and 425, and their -1st-order diffracted lights L22 and L32 escape the total reflection condition.
It is emitted on the same side as the zero-order diffracted light L1. The photo sensor unit 426 includes a photo sensor PD11,
PD12 and PD13 are formed at a predetermined interval, the photosensor PD11 detects the 0th-order diffracted light L1, and the photosensors PD12 and PD13 respectively have the -1st-order diffracted light L2.
2. Detect L32. In particular, the central photo sensor PD1
Reference numeral 1 denotes a four-division photo sensor having four independent detection areas d1 to d4 as shown in FIG.

【0079】0次回折光L1は、収束光となっているの
で、1方向に傾けられた平板ガラス427を通過する際
に、その入射角によって光路長の変化量に差が生じ、非
点収差が発生する。このような非点収差光を4分割フォ
トセンサPD11で検出し、検出領域d1とd3の出力
の和と、検出領域d2とd4の出力の和を比較すること
により、公知の非点収差法によるフォーカス誤差量を検
出することができる。
Since the 0th-order diffracted light L1 is a convergent light, when passing through the flat glass plate 427 inclined in one direction, the amount of change in the optical path length varies depending on the incident angle, and astigmatism is reduced. appear. Such astigmatism light is detected by the four-divided photosensor PD11, and the sum of the outputs of the detection areas d1 and d3 is compared with the sum of the outputs of the detection areas d2 and d4. The focus error amount can be detected.

【0080】また、仮にトラッキング誤差の生ずる方向
が、図の紙面に対して垂直な方向であれば、検出領域d
2、d4の出力を比較することにより、上述のプッシュ
プル法によるトラッキング誤差量を検出することができ
る。これらの2種類の誤差検出値をサーボ信号として、
磁気コイルと磁石で構成される不図示のサーボ機構を駆
動して、フォーカス誤差とトラッキング誤差の修正がな
される。
If the direction in which the tracking error occurs is a direction perpendicular to the plane of the drawing, the detection area d
By comparing the outputs of 2, d4, the tracking error amount by the above-described push-pull method can be detected. Using these two types of error detection values as servo signals,
By driving a servo mechanism (not shown) composed of a magnetic coil and a magnet, the focus error and the tracking error are corrected.

【0081】また、4分割フォトセンサPD11の検出
領域d1〜d4の出力値の総和V1と、フォトセンサP
D12、PD13の各出力値の和V2の差分V1−V2
を求めることにより、ノイズの少ない読取信号の出力を
得ることができる。このように、本発明に係る反射偏光
型の回折型光学素子を用いることより、図16に示す従
来の光ピックアップより部品点数が減少して部品コスト
が低減されるほか、組立や光学的調整に必要な工数も減
少するので、組立コストも低減させることができる。そ
の上、光ピックアップ全体の構成も小型化でき、ひいて
はこれを組み込まれる光磁気ディスクプレィヤの小型化
にも資することができる。
The sum V1 of the output values of the detection areas d1 to d4 of the four-part photosensor PD11 and the photosensor P
Difference V1-V2 of sum V2 of output values of D12 and PD13
, An output of a read signal with less noise can be obtained. As described above, by using the reflective polarization type diffractive optical element according to the present invention, the number of parts is reduced as compared with the conventional optical pickup shown in FIG. Since the required man-hour is also reduced, the assembly cost can be reduced. In addition, the overall configuration of the optical pickup can be reduced in size, and the size of the magneto-optical disk player in which the optical pickup is incorporated can be reduced.

【0082】(実施の形態10)図18は、本発明の実
施の形態10として、反射偏光型の回折型光学素子を利
用した光ピックアップの別の構成を示す図である。本例
では、戻り光検出部430は、2つの回折型光学素子4
31と回折光学素子434を備える。
(Embodiment 10) FIG. 18 is a diagram showing another configuration of an optical pickup using a reflection polarization type diffractive optical element as Embodiment 10 of the present invention. In this example, the return light detection unit 430 includes two diffractive optical elements 4
31 and a diffractive optical element 434.

【0083】回折光学素子431の下側主面に設けられ
た回折光学素子パタン432は、P偏光光の何割かを透
過するように設計されており、レーザダイオード401
から出射されたP偏光のレーザ光は、当該回折型光学素
子431を透過した後、コリメータレンズ406で平行
光化され、対物レンズ407を介して、光磁気ディスク
450の情報記録面451に集光する。
The diffractive optical element pattern 432 provided on the lower main surface of the diffractive optical element 431 is designed to transmit a certain percentage of the P-polarized light.
The P-polarized laser light emitted from the laser beam passes through the diffractive optical element 431, is collimated by the collimator lens 406, and is condensed on the information recording surface 451 of the magneto-optical disk 450 via the objective lens 407. I do.

【0084】当該情報記録面451で反射してカー回転
角だけ偏光方向が回転した戻り光は、対物レンズ40
7、コリメータレンズ406を逆進し、回折型光学素子
431の回折光学素子パタン432で反射回折され、そ
の+1次回折光L2が、さらに回折光学素子パタン43
3で回折され、その−1次回折光L22が回折型光学素子
431外に出射する。
The return light reflected by the information recording surface 451 and whose polarization direction has been rotated by the Kerr rotation angle is reflected by the objective lens 40.
7. The collimator lens 406 travels backward, is reflected and diffracted by the diffractive optical element pattern 432 of the diffractive optical element 431, and the + 1st-order diffracted light L2 is further transmitted to the diffractive optical element pattern 43.
3, and the -1st-order diffracted light L22 is emitted out of the diffractive optical element 431.

【0085】なお、回折光学素子パタン433は、図1
5(b)の回折光学素子パタン18と同様な曲線形状群
のパタンを有しており、その−1次回折光L22は平行光
となる。−1次回折光L22は、さらに第2回折型光学素
子434の回折光学素子パタン435に入射し、ここで
透過する0次回折光(第1の偏光光:P偏光)と反射回
折される+1次回折光(第2の偏光光:S偏光)L222
に分離され、+1次回折光L222は、回折光学素子パタ
ン436でさらに反射回折されて、その−1次回折光L
2222が、回折型光学素子434外に出射される。
Incidentally, the diffractive optical element pattern 433 corresponds to FIG.
It has a pattern of the same curve group as the diffractive optical element pattern 18 of FIG. 5B, and the -1st-order diffracted light L22 is a parallel light. The -1st-order diffracted light L22 further enters the diffractive optical element pattern 435 of the second diffractive optical element 434, where it transmits the 0th-order diffracted light (first polarized light: P-polarized light) and is reflected and diffracted by the + 1st-order diffracted light. (Second polarized light: S-polarized light) L222
And the + 1st-order diffracted light L222 is further reflected and diffracted by the diffractive optical element pattern 436, and the -1st-order diffracted light L222
2222 is emitted out of the diffractive optical element 434.

【0086】フォトセンサユニット439は、4分割フ
ォトセンサPD21とフォトセンサPD22を備える。
0次回折光L221は、集光レンズ437および非点収差
発生用の平板ガラス438を介して4分割フォトセンサ
PD21に入射され、図17の場合と同様にして、フォ
ーカス誤差量、トラッキング誤差量の検出が行われる。
The photo sensor unit 439 includes a four-division photo sensor PD21 and a photo sensor PD22.
The zero-order diffracted light L221 is incident on the four-division photosensor PD21 via the condenser lens 437 and the plate glass 438 for generating astigmatism, and detects the focus error amount and the tracking error amount in the same manner as in FIG. Is performed.

【0087】また、フォトセンサPD22には、回折光
学素子パタン436における−1次回折光L2222が入射
され、このセンサの出力値と4分割フォトセンサPD2
1の出力値との差分から、光磁気ディスク450の情報
記録面451の読取信号が得られる。なお、−1次回折
光L22が収束光となるようにパタン433の形状を設計
しておけば、集光レンズ437を省略することができ、
さらに非点収差となるように設計すれば、平板ガラス4
38も省略可能である。
The -1st-order diffracted light L2222 in the diffractive optical element pattern 436 is incident on the photosensor PD22, and the output value of this sensor and the quadrant photosensor PD2
A read signal of the information recording surface 451 of the magneto-optical disk 450 is obtained from the difference from the output value of 1. If the shape of the pattern 433 is designed so that the −1st-order diffracted light L22 becomes convergent light, the condenser lens 437 can be omitted,
If it is designed to have astigmatism, the flat glass 4
38 can also be omitted.

【0088】このような図18の光ピックアップの構成
によれば、図17の光ピックアップにおける、比較的大
きな偏光ビームスプリッタ404を省略できるので、さ
らに小型化が可能となる。図18における回折型光学素
子431と回折型光学素子434は、図19に示すよう
に一体化することができる。すなわち、戻り光検出部4
30内に、図18の構成における2個の回折型光学素子
431,434の代わりに1個の回折型光学素子441
を設置する。回折型光学素子441には、上面と下面に
それぞれ2個ずつ回折光学素子パタンが形成されてお
り、回折光学素子パタン442,443,444,44
5が、それぞれ図18の回折光学素子パタン432,4
33,435,436に対応するパタン形状で形成され
ている。その他の構成は、図18と全く同じなので、こ
こでの説明を省略する。
According to the configuration of the optical pickup shown in FIG. 18, the relatively large polarizing beam splitter 404 in the optical pickup shown in FIG. 17 can be omitted, so that the size can be further reduced. The diffractive optical element 431 and the diffractive optical element 434 in FIG. 18 can be integrated as shown in FIG. That is, the return light detector 4
In FIG. 30, one diffractive optical element 441 is used instead of the two diffractive optical elements 431 and 434 in the configuration of FIG.
Is installed. The diffractive optical element 441 has two diffractive optical element patterns formed on the upper surface and the lower surface, respectively, and the diffractive optical element patterns 442, 443, 444, and 44 are formed.
5 are the diffractive optical element patterns 432, 4 in FIG.
It is formed in a pattern shape corresponding to 33, 435, 436. The other configuration is exactly the same as that of FIG. 18, and the description is omitted here.

【0089】このような図19の構成によれば、光ピッ
クアップの部品点数をさらに少なくでき、図17,図1
8に示したものよりもさらなる装置の小型化およびコス
トダウンが可能となる。なお、上記実施の形態9,10
では、光記録媒体が光磁気ディスクである場合の記録情
報を読取る光ピックアップについて述べたが、本発明
は、その他の反射率制御型の光記録媒体(CD(コンパ
クトディスク)やDVD(ディジタル多目的ディスク)
などのピット形状ディスクや相変化型ディスク)の記録
情報を読み取るための光ピックアップにも適用できる。
この場合には、例えば、図18や図19に示した光ピッ
クアップの構成において、フォトセンサPD21の検出
値のみを読取信号として採用すればよい。このように本
発明における光ピックアップは、信号処理系を変更する
ことにより、光ディスク専用の光ピックアップとしても
使用できるし、また、光磁気ディスクと光ディスク両用
の光ピックアップとしても使用できる。しかも、上記と
同様に小型化やコストダウンなどの効果を享受すること
ができる。
According to the configuration shown in FIG. 19, the number of components of the optical pickup can be further reduced, and the configuration shown in FIGS.
8, it is possible to further reduce the size and cost of the device. It should be noted that the above embodiments 9 and 10
Has described an optical pickup for reading recorded information when the optical recording medium is a magneto-optical disk. However, the present invention relates to another optical recording medium of a reflectance control type (CD (compact disk) or DVD (digital multipurpose disk). )
The present invention can also be applied to an optical pickup for reading recorded information of a pit-shaped disk or a phase-change disk such as a disk.
In this case, for example, in the configuration of the optical pickup shown in FIGS. 18 and 19, only the detection value of the photosensor PD21 may be used as the read signal. Thus, by changing the signal processing system, the optical pickup of the present invention can be used as an optical pickup dedicated to an optical disk, or as an optical pickup for both a magneto-optical disk and an optical disk. In addition, effects such as miniaturization and cost reduction can be enjoyed as described above.

【0090】[0090]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係る
回折型光学素子によれば、第1の回折光学素子パタンの
パタンピッチを入射光の波長以下としているので、当該
回折光学素子パタンに偏光性を持たせることができる。
そして、第2の回折光学素子パタンによって、上記第1
の回折光学素子パタンによる回折光を反射回折させてい
るので、これにより全反射条件に服さない回折光を生じ
させることができ、当該回折光を基板外に取り出すこと
が可能となる。
As described above, according to the diffractive optical element according to the present invention, the pattern pitch of the first diffractive optical element pattern is set to be equal to or less than the wavelength of the incident light. Polarization can be provided.
The first diffractive optical element pattern allows the first
Since the diffracted light by the diffractive optical element pattern is reflected and diffracted, it is possible to generate diffracted light that does not satisfy the total reflection condition, and it is possible to extract the diffracted light out of the substrate.

【0091】また、上記構成を有する回折型光学素子
は、薄い基板に所定のパタンを形成するだけなので、比
較的小型に形成でき、これを光ピックアップの偏光ビー
ムスプリッタとして使用することにより、当該光ピック
アップ自体の小型化が図れる。
Further, the diffractive optical element having the above-described structure can be formed relatively small because only a predetermined pattern is formed on a thin substrate. By using this as a polarization beam splitter of an optical pickup, the light can be obtained. The size of the pickup itself can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態1に係る回折型光学素子の
外観斜視図である。
FIG. 1 is an external perspective view of a diffractive optical element according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】上記実施の形態1に係る回折型光学素子の縦断
面図である。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the diffractive optical element according to the first embodiment.

【図3】(a)は、上記実施の形態1で反射膜を備えた
回折型光学素子の縦断面図であり、(b)は、上記実施
の形態1における各回折光学素子パタンのパタンピッチ
が等しいときの回折光の進路を示す図である。
FIG. 3A is a longitudinal sectional view of a diffractive optical element having a reflective film according to the first embodiment, and FIG. 3B is a pattern pitch of each diffractive optical element pattern according to the first embodiment; It is a figure showing the course of diffracted light at the time of being equal.

【図4】本発明の実施の形態2に係る回折型光学素子の
縦断面図である。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a diffractive optical element according to Embodiment 2 of the present invention.

【図5】(a)は、上記実施の形態2で反射膜を備えた
回折型光学素子の縦断面図であり、(b)は、上記実施
の形態2において、各回折光学素子パタンのパタンピッ
チが等しいときの回折光の進路を示す図である。
FIG. 5A is a longitudinal sectional view of a diffractive optical element having a reflective film according to the second embodiment, and FIG. 5B is a pattern of each diffractive optical element pattern according to the second embodiment. It is a figure which shows the course of a diffracted light when a pitch is equal.

【図6】本発明の実施の形態3に係る回折型光学素子の
縦断面図である。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a diffractive optical element according to Embodiment 3 of the present invention.

【図7】上記実施の形態3に係る回折型光学素子の拡大
要部断面図である。
FIG. 7 is an enlarged sectional view of a principal part of the diffractive optical element according to the third embodiment.

【図8】(a)は、本発明の実施の形態4に係る回折型
光学素子の縦断面図であり、(b)は、当該回折型光学
素子の平面図である。
8A is a longitudinal sectional view of a diffractive optical element according to Embodiment 4 of the present invention, and FIG. 8B is a plan view of the diffractive optical element.

【図9】実施の形態5に係る回折型光学素子の縦断面図
である。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a diffractive optical element according to a fifth embodiment.

【図10】(a)は、上記実施の形態5で反射膜を備え
た回折型光学素子の縦断面図であり、(b)は、上記実
施の形態5における各回折光学素子パタンのパタンピッ
チが等しいときの回折光の進路を示す図である。
10A is a longitudinal sectional view of a diffractive optical element provided with a reflection film according to the fifth embodiment, and FIG. 10B is a pattern pitch of each diffractive optical element pattern according to the fifth embodiment. It is a figure showing the course of diffracted light at the time of being equal.

【図11】本発明の実施の形態6に係る回折型光学素子
の断面図である。
FIG. 11 is a sectional view of a diffractive optical element according to Embodiment 6 of the present invention.

【図12】(a)は、上記実施の形態6で反射膜を備え
た回折型光学素子の断面図であり、(b)は、上記実施
の形態6において、各回折光学素子パタンのパタンピッ
チが等しいときの回折光の進路を示す図である。
FIG. 12A is a cross-sectional view of a diffractive optical element having a reflective film according to the sixth embodiment, and FIG. 12B is a pattern pitch of each diffractive optical element pattern according to the sixth embodiment. It is a figure showing the course of diffracted light at the time of being equal.

【図13】本発明の実施の形態7に係る回折型光学素子
の縦断面図である。
FIG. 13 is a longitudinal sectional view of a diffractive optical element according to Embodiment 7 of the present invention.

【図14】上記実施の形態7に係る回折型光学素子の拡
大要部断面図である。
FIG. 14 is an enlarged fragmentary cross-sectional view of the diffractive optical element according to Embodiment 7;

【図15】(a)は、本発明の実施の形態8に係る回折
型光学素子の断面図であり、(b)は、当該回折型光学
素子の平面図である。
FIG. 15A is a sectional view of a diffractive optical element according to Embodiment 8 of the present invention, and FIG. 15B is a plan view of the diffractive optical element.

【図16】従来の光磁気ピックアップの構成を示す図で
ある。
FIG. 16 is a diagram showing a configuration of a conventional magneto-optical pickup.

【図17】本発明に係る光磁気ピックアップの実施の形
態を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing an embodiment of a magneto-optical pickup according to the present invention.

【図18】本発明に係る光磁気ピックアップの別の実施
の形態を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing another embodiment of the magneto-optical pickup according to the present invention.

【図19】本発明に係る光磁気ピックアップのさらに別
の実施の形態を示す図である。
FIG. 19 is a view showing still another embodiment of the magneto-optical pickup according to the present invention.

【図20】従来の回折型光学素子の縦断面図である。FIG. 20 is a longitudinal sectional view of a conventional diffractive optical element.

【図21】従来の別の回折型光学素子の縦断面図であ
る。
FIG. 21 is a longitudinal sectional view of another conventional diffractive optical element.

【図22】図20の回折型光学素子において、光学回折
素子パタンのピッチを入射光の波長以下にした場合にお
ける回折光の進路を示す図である。
FIG. 22 is a diagram showing the course of diffracted light when the pitch of the optical diffraction element pattern is set to be equal to or smaller than the wavelength of incident light in the diffractive optical element of FIG.

【図23】図21の回折型光学素子において、光学回折
素子パタンのピッチを入射光の波長以下にした場合にお
ける回折光の進路を示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing the course of diffracted light when the pitch of the optical diffraction element pattern is set to be equal to or smaller than the wavelength of incident light in the diffractive optical element of FIG. 21;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2、3 主面 4,423,432,435 第1の回折光学素
子パタン 5,6,9,10,12,15,16,18,424,
425,433,436,443,445 第2の回
折光学素子パタン 7,8,13,14 反射膜 11,17 斜面部 100,110,120,130,140,150,1
70,200,210,300,310,422,43
1,434,441回折型光学素子 401 レーザダイオード 402,406 コリメータレンズ 403 ビーム整形プリズム 404,417 偏光ビームスプリッタ 405,407 対物レンズ 410,420,430 光検出部 412,416,421,437 集光レンズ 426,439 フォトセンサユニット 427,438 平板ガラス 450 光磁気ディスク 451 情報記録面
1 Substrate 2, 3 Main surface 4, 423, 432, 435 First diffractive optical element pattern 5, 6, 9, 10, 12, 15, 16, 18, 424,
425, 433, 436, 443, 445 Second diffractive optical element pattern 7, 8, 13, 14 Reflective film 11, 17 Slope portion 100, 110, 120, 130, 140, 150, 1
70, 200, 210, 300, 310, 422, 43
1,434,441 Diffractive optical element 401 Laser diode 402,406 Collimator lens 403 Beam shaping prism 404,417 Polarizing beam splitter 405,407 Objective lens 410,420,430 Light detector 412,416,421,437 Condenser lens 426,439 Photosensor unit 427,438 Flat glass 450 Magneto-optical disk 451 Information recording surface

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G11B 11/105 551 G11B 11/105 551N (72)発明者 井島 新一 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 吉川 昭男 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 塩野 照弘 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) G11B 11/105 551 G11B 11/105 551N (72) Inventor Shinichi Ijima 1-1-1, Komachi, Takatsuki-shi, Osaka Matsushita Electronics Industry Co., Ltd. (72) Inventor Akio Yoshikawa 1-1, Yukicho, Takatsuki-shi, Osaka, Japan Inside Matsushita Electronics Co., Ltd. (72) Inventor Teruhiro Shiono 1-1-1, Yukicho, Takatsuki-shi, Osaka, Matsushita Electronics Co., Ltd.

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入射された光線を回折する回折型光学素
子であって、 第1と第2の主面を有し、屈折率がn(n>1)の基板
と、 前記基板の第1の主面の一部に設けられ、そのパタンピ
ッチが、前記入射された光線の波長λ以下であり、か
つ、λ/nよりも大きい第1の回折光学素子パタンと、 前記基板の第1と第2の主面の一方の主面であって、前
記第1の回折光学素子パタンによる回折光が前記基板内
の所定の経路を経て入射する位置に設けられる第2の回
折光学素子パタンとを備えることを特徴とする回折型光
学素子。
1. A diffractive optical element for diffracting an incident light beam, comprising: a substrate having first and second principal surfaces and having a refractive index of n (n>1); A first diffractive optical element pattern whose pattern pitch is equal to or smaller than the wavelength λ of the incident light beam and is larger than λ / n; A second diffractive optical element pattern provided at a position on one principal surface of the second principal surface, where the diffracted light by the first diffractive optical element pattern enters through a predetermined path in the substrate; A diffractive optical element, comprising:
【請求項2】 前記第1の主面は、前記基板の前記光線
が入射する側の主面であることを特徴とする請求項1記
載の回折型光学素子。
2. The diffractive optical element according to claim 1, wherein the first main surface is a main surface of the substrate on a side where the light beam enters.
【請求項3】 前記第1の主面は、前記基板の前記光線
が入射する側とは反対側の主面であることを特徴とする
請求項1記載の回折型光学素子。
3. The diffractive optical element according to claim 1, wherein the first main surface is a main surface of the substrate opposite to a side on which the light beam enters.
【請求項4】 前記第2の回折光学素子パタンは、前記
基板の第2の主面上であって、前記第1の回折光学素子
パタンによる回折光が、前記基板内で0回を含む偶数
回、全反射したのちに入射する位置に設けられることを
特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の回折型光
学素子。
4. The second diffractive optical element pattern is formed on a second main surface of the substrate, and the diffracted light by the first diffractive optical element pattern is an even number including zero times in the substrate. The diffractive optical element according to any one of claims 1 to 3, wherein the diffractive optical element is provided at a position where the light is incident after being totally reflected.
【請求項5】 前記第2の回折光学素子パタンは、前記
基板の第1の主面上であって、前記第1の回折光学素子
パタンによる回折光が、前記基板内で奇数回、全反射し
たのちに入射する位置に設けられることを特徴とする請
求項1から3のいずれかに記載の回折型光学素子。
5. The second diffractive optical element pattern is on the first main surface of the substrate, and the light diffracted by the first diffractive optical element pattern is totally reflected an odd number of times within the substrate. The diffractive optical element according to any one of claims 1 to 3, wherein the diffractive optical element is provided at a position where the light is incident thereafter.
【請求項6】 前記第2の回折光学素子パタンの設けら
れる位置は、波長λの光線が前記第1の回折光学素子パ
タンに対して垂直に入射したときに生じる回折光が、所
定経路を経て入射する位置であることを特徴とする請求
項1から5のいずれかに記載の回折型光学素子。
6. The position where the second diffractive optical element pattern is provided is such that diffracted light generated when a light beam having a wavelength λ is perpendicularly incident on the first diffractive optical element pattern passes through a predetermined path. The diffractive optical element according to any one of claims 1 to 5, wherein the diffractive optical element is at a position where light enters.
【請求項7】 前記回折光は、+1次回折光および−1
次回折光の少なくとも一方であることを特徴とする請求
項1から6のいずれかに記載の回折型光学素子。
7. The diffracted light includes a + 1st-order diffracted light and -1
The diffractive optical element according to claim 1, wherein the diffractive optical element is at least one of next-order diffracted lights.
【請求項8】 前記基板の第1と第2の主面は、互いに
平行であることを特徴とする請求項1から7のいずれか
に記載の回折型光学素子。
8. The diffractive optical element according to claim 1, wherein the first and second main surfaces of the substrate are parallel to each other.
【請求項9】 前記第2の回折光学素子パタンが設けら
れた主面と反対側の主面であって、当該第2の回折光学
素子パタンによる回折光が基板外に出射しようとする位
置に当該回折光を基板内部方向に反射させる反射膜が設
けられていることを特徴とする請求項1から8のいずれ
かに記載の回折型光学素子。
9. A main surface opposite to the main surface on which the second diffractive optical element pattern is provided, and at a position where light diffracted by the second diffractive optical element pattern is to be emitted out of the substrate. The diffractive optical element according to any one of claims 1 to 8, further comprising a reflection film that reflects the diffracted light toward the inside of the substrate.
【請求項10】 前記第2の回折光学素子パタンのパタ
ンピッチは、前記入射された光線の波長λ以下であり、
かつ、λ/nよりも大きいことを特徴とする請求項1か
ら8のいずれかに記載の回折型光学素子。
10. A pattern pitch of the second diffractive optical element pattern is equal to or less than a wavelength λ of the incident light beam,
9. The diffractive optical element according to claim 1, wherein the diffractive optical element is larger than λ / n.
【請求項11】 前記第2の回折光学素子パタンのパタ
ンピッチは、前記第1の回折光学素子パタンのパタンピ
ッチと同じであることを特徴とする請求項10記載の回
折型光学素子。
11. The diffractive optical element according to claim 10, wherein a pattern pitch of the second diffractive optical element pattern is the same as a pattern pitch of the first diffractive optical element pattern.
【請求項12】 前記第2の回折光学素子パタンの各溝
の、前記入射光の主光線と前記回折光の主光線を含む平
面における断面形状には、斜辺部分が含まれ、当該斜辺
部分に前記回折光が入射することを特徴とする請求項1
から8のいずれかに記載の回折型光学素子。
12. The cross-sectional shape of each groove of the second diffractive optical element pattern in a plane including the principal ray of the incident light and the principal ray of the diffracted light includes a hypotenuse portion. 2. The device according to claim 1, wherein the diffracted light is incident.
9. The diffractive optical element according to any one of items 1 to 8.
【請求項13】 前記第2の回折光学素子パタンの各溝
の、前記入射光の主光線と前記回折光の主光線を含む平
面における断面形状は、ほぼ直角三角形であることを特
徴とする請求項12に記載の回折型光学素子。
13. A sectional shape of each groove of the second diffractive optical element pattern in a plane including a principal ray of the incident light and a principal ray of the diffracted light is substantially a right triangle. Item 13. The diffractive optical element according to item 12.
【請求項14】 入射光が第1の回折光学素子パタンに
対して垂直に入射する場合において、前記回折光の回折
角をθ、前記斜辺部分の前記入射光に直交する方向に対
する傾斜角をθbとし、当該基板における全反射の臨界
角をθtとすると、(θ−θb)<θtの式を満足する
ように傾斜角θbの大きさが設定されることを特徴とす
る請求項12または13に記載の回折型光学素子。
14. When the incident light is perpendicularly incident on the first diffractive optical element pattern, the diffraction angle of the diffracted light is θ, and the inclination angle of the oblique side with respect to the direction orthogonal to the incident light is θb. The magnitude of the inclination angle θb is set so as to satisfy the equation of (θ−θb) <θt, where a critical angle of total reflection in the substrate is θt. The diffractive optical element according to the above.
【請求項15】 前記第2の回折光学素子パタンは、そ
れが設けられてる主面と平行な面における形状が曲線と
なる複数の溝群で構成されることを特徴とする請求項1
から8のいずれかに記載の回折型光学素子。
15. The second diffractive optical element pattern is constituted by a plurality of groove groups having a curved shape in a plane parallel to a main surface on which the second diffractive optical element pattern is provided.
9. The diffractive optical element according to any one of items 1 to 8.
【請求項16】 光記録媒体に記録された情報を光学的
に読み取る光ピックアップであって、 レーザ光を出射する光源を含み、前記光記録媒体の情報
記録面に前記レーザ光を収束させて照射するレーザ光照
射手段と、 前記レーザ光の前記情報記録面からの反射光を第1の偏
光光と、当該第1の偏光光と偏光方向の異なる第2の偏
光光に分離する偏光ビームスプリッタと、 前記第1の偏光光と第2の偏光光をそれぞれ受光して電
気信号に変換する光電変換手段とを備え、 前記第1の偏光ビームスプリッタは、 第1と第2の主面を有し、屈折率がn(n>1)の第1
の基板と、 前記第1の基板の第1の主面の一部に設けられ、そのパ
タンピッチが、前記入射された光線の波長λ以下であ
り、かつ、λ/nよりも大きい第1の回折光学素子パタ
ンと、 前記第1の基板の第1と第2の主面の一方の主面であっ
て、前記第1の回折光学素子パタンによる回折光が前記
第1の基板内の所定の経路を経て入射する位置に設けら
れる第2の回折光学素子パタンと、 を備えることを特徴とする光ピックアップ。
16. An optical pickup for optically reading information recorded on an optical recording medium, comprising a light source for emitting a laser beam, and irradiating the information recording surface of the optical recording medium with the laser beam converged. A laser beam irradiating means, and a polarization beam splitter for separating reflected light of the laser light from the information recording surface into a first polarized light and a second polarized light having a different polarization direction from the first polarized light. Photoelectric conversion means for receiving the first polarized light and the second polarized light, respectively, and converting the polarized light into an electric signal, wherein the first polarized beam splitter has a first and a second principal surface. , The first of which the refractive index is n (n> 1)
A first substrate provided on a part of a first main surface of the first substrate, and having a pattern pitch equal to or smaller than a wavelength λ of the incident light beam and larger than λ / n. A diffractive optical element pattern; and one of the first and second principal surfaces of the first substrate, wherein the diffracted light by the first diffractive optical element pattern is a predetermined light in the first substrate. An optical pickup comprising: a second diffractive optical element pattern provided at a position where light enters through a path.
【請求項17】 前記光源から前記光記録媒体の情報記
録面に至る光路中に、前記レーザ光照射手段の光源から
出射されたレーザ光を透過させると共に、前記情報記録
面からの反射光を、前記第1の偏光ビームスプリッタ方
向に進路変更させる第2の偏光ビームスプリッタをさら
に備え、 前記第2の偏光ビームスプリッタは、 第1と第2の主面を有し、屈折率がn’(n’>1)の
第2の基板と、 前記第2の基板の第1の主面の一部に設けられ、そのパ
タンピッチが、前記入射された光線の波長λ以下であ
り、かつ、λ/n’よりも大きい第3の回折光学素子パ
タンと、 前記第2の基板の第1と第2の主面の一方の主面であっ
て、前記第1の回折光学素子パタンによる回折光が前記
第2の基板内の所定の経路を経て入射する位置に設けら
れる第4の回折光学素子パタンとを備えることを特徴と
する請求項16に記載の光ピックアップ。
17. An optical path from the light source to the information recording surface of the optical recording medium, while transmitting laser light emitted from the light source of the laser light irradiating unit and reflecting light from the information recording surface. The device further includes a second polarizing beam splitter that changes a path in the direction of the first polarizing beam splitter. The second polarizing beam splitter has first and second main surfaces, and has a refractive index of n ′ (n '> 1) a second substrate, provided on a part of the first main surface of the second substrate, the pattern pitch of which is equal to or less than the wavelength λ of the incident light beam; a third diffractive optical element pattern larger than n ′, and one of the first and second principal surfaces of the second substrate, wherein the diffracted light by the first diffractive optical element pattern is A fourth substrate provided at a position of incidence through a predetermined path in the second substrate; The optical pickup according to claim 16, characterized in that it comprises a diffractive optical element pattern.
【請求項18】 前記第2の基板は、前記第1の基板と
共通であって、前記第1の回折光学素子パタンは、前記
第1の基板の第1と第2の主面の一方の主面であって、
前記第4の回折光学素子パタンによる回折光が入射する
位置に設けられていることを特徴とする請求項17に記
載の光ピックアップ。
18. The second substrate is common to the first substrate, and the first diffractive optical element pattern is provided on one of the first and second principal surfaces of the first substrate. The main surface,
The optical pickup according to claim 17, wherein the optical pickup is provided at a position where the light diffracted by the fourth diffractive optical element pattern is incident.
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