JP2002350625A

JP2002350625A - 波長選択性回折素子および光ヘッド装置

Info

Publication number: JP2002350625A
Application number: JP2001162284A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Hodaka; 弘樹保高; Reiko Hakoda; 玲子羽子田
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2001-05-30
Filing date: 2001-05-30
Publication date: 2002-12-04
Anticipated expiration: 2021-05-30
Also published as: JP4691830B2

Abstract

(57)【要約】【課題】２波長用半導体レーザが出射する一方の波長の
光を回折せず透過し、他の波長の光を回折する光学素子
を得て、光ヘッド装置に搭載し光利用効率の高く安定し
た装置とする。【解決手段】異なる２つの波長の光に対して用いられ、
透明基板１１Ａ上に形成された周期的凹凸部を構成する
凹凸部材１２Ａと充填部を構成する充填部材１３Ａのう
ちいずれか一方は赤色有機物顔料を含む材料からなり、
他方は透明無機物を含む材料からなり、凹凸部材１２Ａ
の屈折率と充填部材１３Ａの屈折率は、一方の波長の光
に対して等しく、他方の波長の光に対しては異なる波長
選択性回折素子を得て、光ヘッド装置の光源と光記録媒
体を結ぶ光路中に設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は波長選択性回折素子
および光ヘッド装置に関し、特にＣＤ用およびＤＶＤ用
の異なる２つの波長の光が入射して用いられる波長選択
性回折素子およびこの波長選択性回折素子を搭載した光
ヘッド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ディスクであるＤＶＤとＣＤと
の互換型光ヘッド装置（以下、互換型光ヘッド装置とい
う）が注目されている。この互換型光ヘッド装置におい
ては、ＤＶＤ再生用に波長６５０ｎｍの半導体レーザが
使用され、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲなどのＣＤ再生用に
波長７９０ｎｍの半導体レーザが使用される。また、こ
のヘッド装置において、２波長半導体レーザを用いて、
部品点数を低減し、装置の小型化および低コスト化を図
ることが望まれている。ここで、波長６５０ｎｍの半導
体レーザとは、６５０ｎｍ波長帯の半導体レーザのこと
であり、個体差などの原因によりばらつく波長まで含
む。波長７９０ｎｍについても同様であり、また、以下
同じ意味で使用する。

【０００３】しかし、従来の３ビーム発生用回折素子や
ホログラム回折素子（以下、ホログラムビームスプリッ
タともいう）などの回折素子を２波長用半導体レーザと
組み合わせて使用する場合、波長６５０ｎｍ（以下λ₁
ともいう）および波長７９０ｎｍ（以下λ₂ともいう）
のいずれの入射光に対しても回折光を発生する。

【０００４】その結果、望まない不要な回折光が迷光と
なって光検出器に混入し、情報の記録または再生ができ
ない。さらに、一方の光ディスクへの入射光の３ビーム
発生用に設けられた回折格子が、他方の光ディスクへの
入射光を回折し不要回折光を発生して、光量損失を招き
信号光を減少させるなどの問題が発生する。

【０００５】この問題の解決法として、特定波長に対し
てのみ、回折作用を発生する回折素子が望まれる。その
例として、特開平４−１２９０４０には、一方の入射光
に対して光路差をその波長の整数倍にし、かつ他方の入
射光に対して光路差をその波長の非整数倍にした波長選
択性回折素子が記載されている。しかし、一方の波長の
入射光に対して光路差をその波長の整数倍にするため、
他方の波長の入射光に対しては回折効率が限定されて、
回折効率選択の自由度が少なく、満足できるものではな
かった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の問題を解決し、設計自由度の大きい波長選択性回折素
子を提供することにあり、またこの波長選択性回折素子
と２波長用半導体レーザを備えた情報の記録および再生
を、安定して行える光ヘッド装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、透明基板上に
形成された周期的凹凸部と、周期的凹凸部を充填する充
填部とを備え、異なる２つの波長の光に対して用いられ
る回折素子において、周期的凹凸部を構成する凹凸部材
と充填部を構成する充填部材のうちいずれか一方は赤色
有機物顔料を含む材料からなり、他方は透明無機物を含
む材料からなり、凹凸部材の屈折率と充填部材の屈折率
は、一方の波長の光に対して実質的に等しく、他方の波
長の光に対しては異なることを特徴とする波長選択性回
折素子を提供する。

【０００８】また、異なる２つの波長の光を出射する光
源と、２つの波長の光を光記録媒体上に集光する対物レ
ンズと、２つの波長の光の光記録媒体からの反射光を検
出する光検出器とを備える光ヘッド装置であって、光源
と対物レンズとの間の光路中に、上記の波長選択性回折
素子が設置されていることを特徴とする光ヘッド装置を
提供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】「第１の実施態様」図１に示す本
実施態様の波長選択性回折素子１Ａに、波長λ₁と波長
λ₂の（λ ₁＜λ₂）光が入射する（図１（ａ）は波長λ₁
の光が入射する様子を示し、図１（ｂ）は波長λ₂の光
が入射する様子を示す）。波長選択性回折素子１Ａは、
凹凸部材１２Ａからなる回折格子を表面に形成している
透明基板１１Ａと、その間に充填される充填部材１３Ａ
とを備える回折素子であり、透明基板１４Ａで充填部材
１３Ａが保護されている。波長λ₁の光に対しては凹凸
部材１２Ａと充填部材１３Ａとの屈折率が等しく、波長
λ₂の光に対しては凹凸部材１２Ａと充填部材１３Ａと
の屈折率が異なる。

【００１０】凹凸部材１２Ａまたは充填部材１３Ａのい
ずれか一方には、赤色有機物顔料を、他方には透明無機
物を含んでいる。ここで含んでいるという意味は、凹凸
部材または充填部材が、実際上含有する（含む）場合と
そのものが両部材の一方を構成している場合のことであ
る。以下では、赤色有機物顔料が含まれる、または透明
無機物が含まれるとして説明する。

【００１１】赤色有機物顔料は６５０ｎｍより短い波長
域において、波長の減少に応じて急激に吸収が増加し、
５５０ｎｍ近傍に吸収極大を有する。このとき屈折率は
吸収極大近傍で急激に変化する。ＤＶＤ用の波長の屈折
率は、この急激な変化に影響されるのに対し、ＣＤ用の
波長の屈折率はほとんど影響されないため、ＤＶＤ用の
波長とＣＤ用の波長における屈折率差は大きな値とな
る。

【００１２】一方、透明無機物は可視域では透明である
ため吸収がなく、ＤＶＤ用の波長とＣＤ用の波長との屈
折率差は赤色有機顔料の屈折率差よりも小さい。また、
透明無機物は含まれる材料、組成などにより、赤色有機
顔料のＤＶＤ用の波長またはＣＤ用の波長の屈折率と一
致させることができる。

【００１３】例えば、凹凸部材１２Ａに赤色有機物顔料
が含まれている場合には、凹凸部材１２Ａの、波長λ₁
における屈折率と波長λ₂における屈折率の差を、透明
無機物が含まれている充填部材１３Ａの屈折率の差より
も大きくできる。したがって、有機物顔料が含まれてい
る凹凸部材１２Ａと透明無機物が含まれている充填部材
１３Ａとの材料や含有量を適切に選択すれば、これら材
料の波長λ₁における屈折率は等しく、かつ波長λ₂にお
ける屈折率は異ならせることができる。

【００１４】このため、波長λ₁の光が凹凸部材１２Ａ
を通過するときには、屈折率が等しいため、回折格子の
機能は発生せず直進透過する。一方、波長λ₂の光が透
過するときには、屈折率が異なるため回折格子として機
能し、凹凸部材１２Ａ（回折格子）の高さｄ₁と格子形
状により回折効率を変化させることができ、また回折格
子の格子ピッチを変化させることにより回折角度を変化
させることができる。

【００１５】上記において、凹凸部材１２Ａに赤色有機
物顔料が含まれているとしたが、充填部材１３Ａに有機
物顔料が含まれているとしても、同様である。また、凹
凸部材１２Ａと充填部材１３Ａとの屈折率が等しいと
は、両材料の屈折率差が０．００５以内の場合をいい、
以下においても同様である。

【００１６】「第２の実施態様」図２に示す本実施態様
の波長選択性回折素子１Ｂは、１１Ｂ、１４Ｂなど１１
Ａ、１４Ａとはアルファベットが異なっているが、同じ
数字のものは図１と同じ構成要素を示し、透明基板であ
る。波長λ₁の光に対しては回折格子である凹凸部材１
２Ｂと充填部材１３Ｂの屈折率が異なり（図２
（ａ））、波長λ₂の光に対しては凹凸部材１２Ｂと充
填部材１３Ｂの屈折率が等しい（図２（ｂ））。

【００１７】本実施態様でも、凹凸部材１２Ｂまたは充
填部材１３Ｂのいずれかに赤色有機物顔料が含まれ、他
方に透明無機物が含まれている。例えば、凹凸部材１２
Ｂに赤色有機物顔料が含まれ、充填部材１３Ｂに透明無
機物が含まれ、これら材料や含有量を適切に選択すれ
ば、波長λ₁における屈折率は異なり、かつ波長λ₂にお
ける屈折率は等しくできる。このとき、凹凸部材１２Ｂ
を波長λ₁の光が透過するときには、波長選択性回折素
子１Ｂは回折格子として機能し、波長λ₂の光が透過す
るときは回折されずに直進透過する。また回折光の効率
は、凹凸部材１２Ｂ（回折格子）の高さｄ₂や格子形状
を変えることで変化でき、回折光の角度は格子ピッチの
大きさに応じて変化できる。

【００１８】「第３の実施態様」図３に示す本実施態様
の波長選択性回折素子１Ｃは、第１と第２の実施態様の
波長選択性回折素子を組み合わせたものである。波長選
択性回折素子１Ｃは、回折格子である凹凸部材１２Ｃを
表面に形成している透明基板１１Ｃと、回折格子である
凹凸部材１５Ｃを表面に形成している透明基板１６Ｃと
を備え、充填部材１３Ｃと１４Ｃとにより透明基板１７
Ｃが挟まれている積層構造を有する。ここで、波長λ₁
の光に対しては凹凸部材１２Ｃと充填部材１３Ｃの屈折
率が等しく、波長λ₂の光に対しては凹凸部材１２Ｃと
充填部材１３Ｃの屈折率が異なる。

【００１９】また、波長λ₁の光に対しては凹凸部材１
５Ｃと充填部材１４Ｃの屈折率が異なり、波長λ₂の光
に対しては凹凸部材１５Ｃと充填部材１４Ｃの屈折率が
等しい。したがって、図３（ａ）が示す波長選択性回折
素子１Ｃの上側の部分は図２（ａ）、下側の部分は図１
（ａ）がそれぞれ示すように、波長λ₁の光は凹凸部材
１５Ｃ（回折格子）で回折され、凹凸部材１２Ｃを透過
し、凹凸部材１５Ｃのみが回折格子として作用する。

【００２０】一方、図３（ｂ）が示す波長選択性回折素
子１Ｃの上側の部分は図２（ｂ）、下側の部分は図１
（ｂ）がそれぞれ示すように、波長λ₂の光は凹凸部材
１５Ｃを透過し、凹凸部材１２Ｃで回折され、凹凸部材
１２Ｃのみが回折格子として作用する。したがって、ひ
とつの複合化された素子で２種の波長に対して、それぞ
れ独立に回折素子として機能する。

【００２１】以上説明した本波長選択性回折素子におい
ては、格子高さｄ₁、ｄ₂または格子形状を変化させるこ
とで回折効率を変ることができるので、３ビーム発生用
素子またはホログラムビームスプリッタとして、好適な
効率が得られる格子高さを選択すればよい。また、波長
選択性回折素子の凹凸部を階段状の多段ステップまたは
ブレーズド回折格子の格子形状にすることにより、特定
の次数の回折効率を高めて用いてもよい。回折角度につ
いても、所望の回折角度となるような格子ピッチとすれ
ばよく、これらは従来の３ビーム発生用素子やホログラ
ムビームスプリッタに用いられている手法をそのまま、
波長選択性回折素子に採用できる。

【００２２】第３の実施様態で説明したように２つの波
長選択性回折素子を組み合わせて用いてもよく、さらに
３つ以上を組み合わせて用いてもよい。例えば、ＤＶＤ
用およびＣＤ用で３ビーム発生用素子として機能する波
長選択性回折素子の組み合わせや、ＤＶＤ用でホログラ
ムビームスプリッタとして機能し、ＣＤ用で３ビーム発
生用素子として機能する波長選択性回折素子など目的に
応じて、組み合わせればよい。本波長選択性回折素子は
１／２波長板、１／４波長板などの波長板を積層して、
用いることもできる。

【００２３】本波長選択性素子に用いられる赤色有機物
顔料は、ＤＶＤ用およびＣＤ用いずれの波長においても
顕著な吸収がないよう選択しているため、これらの波長
で高い透過率が得られる。赤色有機物顔料としては、ジ
ケトピロロピロール系、アンスラキノン系、キナクリド
ン系、縮合アゾ系、ペリレン系などに属する顔料を使用
できる。これらの有機物顔料は単独で用いてもよいし、
２種以上を混合して用いてもよい。なかでも、ピグメン
トレッド（ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ）２５４に代表さ
れるジケトピロロピロール系やピグメントレッド１７７
に代表されるアンスラキノン系は耐久性に優れており、
本素子の赤色有機物顔料として好ましく用いられる。

【００２４】有機物顔料は蒸着法などにより製膜しても
よいし、また分散処理された有機物顔料を樹脂バイン
ダ、重合性モノマ、重合開始材、増感剤、溶剤、界面活
性剤などに混合し適宜調整した組成物を用いて製膜して
もよい。組成物を用いる場合には透明基板上に組成物を
塗布した後、溶媒を加熱除去しさらに重合硬化させると
よい。また、必要に応じて重合硬化後、加熱処理しても
よい。

【００２５】赤色有機物顔料が含まれたフォトレジスト
は、液晶ディスプレイ用のカラーフィルタの作製に用い
られており、市販のカラーフィルタ用レジストの一部は
そのまま使用できる。また、赤色有機物顔料、樹脂バイ
ンダ、重合性モノマ重合開始材、増感剤、溶剤、界面活
性剤などの濃度や化合物は必要に応じて調整してもよ
い。

【００２６】赤色有機物顔料を用いる格子の凹凸部材ま
たは充填部材などについては、いずれの場合も、形成
（製膜）後の光の吸収特性が以下のように調整されるこ
とが好ましい。吸収端の波長は５８０ｎｍから６２０ｎ
ｍまでの範囲にあることが好ましく、吸収端の波長は複
素屈折率ｎ^*（λ）＝ｎ（λ）＋ｉ・ｋ（λ）（実数部
ｎ（λ）は通常の屈折率、虚数部ｉ・ｋ（λ）のうちｋ
（λ）は吸収係数、λは波長）において、波長を減少さ
せていくとき、波長６５０ｎｍ以下で初めてｋ（λ）が
０．０１を超える波長λを吸収端と定義する。

【００２７】ｋ（λ）を０．０１としたのは、ｋ（λ）
を０から増加させるときに、０に近くかつ測定誤差より
大きくて、明らかに増加傾向が把握できる値であること
による。この吸収端の波長が６２０ｎｍより大きい場合
には、吸収損失（透過率の低下）が問題になり、また５
８０ｎｍより小さい場合には、波長６５０ｎｍと波長７
９０ｎｍ波との間で大きな屈折率差を得ることが困難で
ある。

【００２８】大きな屈折率差を得るために、波長の減少
とともに吸収係数が急激に増加することが必要である。
赤色有機物顔料は波長５５０ｎｍ近傍で吸収極大を有す
るので、この波長で吸収係数が大きな値であるとよい。
実施例の例１、例２、例３、に用いた有機物顔料の５５
０ｎｍにおける吸収係数ｋ、および６５０ｎｍと７９０
ｎｍにおける屈折率の差（△ｎ）を表１に示した。

【００２９】

【表１】

【００３０】ショット（ＳＣＨＯＴＴ）社の光学ガラス
カタログにおいて、△ｎの大きい光学ガラスとしてフリ
ントガラスが記載されている。商品名ＳＦ６、ＳＦ５８
などのフリントガラスの△ｎは、おのおの０．０１２、
０．０１５である。これらの値と比較すると、赤色有機
物顔料を用いた表１中でｋ（５５０ｎｍ）が０．０５以
下である場合には、吸収の効果により大きな屈折率差△
ｎを得ているとは言い難い。したがって、波長５５０ｎ
ｍでの吸収係数ｋについては０．０５より大きいことが
好ましい。

【００３１】回折格子の格子深さが小さい程、格子加工
に要する時間が短く、さらに得られる素子の入射角度依
存性が低減できるため好ましい。そのためには赤色顔料
を含む膜の△ｎが大きい方が好ましい。この△ｎを大き
くするには、赤色有機物顔料の含有量を増加すればよ
い。このとき含有量の増加につれ、屈折率も増加するた
め、ＤＶＤ用およびＣＤ用いずれの波長の屈折率も１．
６以上であると、△ｎを大きくする上で好ましい。

【００３２】本波長選択性素子に用いられる透明無機物
は、屈折率１．６以上である化合物が好ましい。このよ
うな透明無機物の化合物の中でも、ジルコニウム酸化
物、チタン酸化物、イットリウム酸化物、亜鉛酸化物、
アルミニウム酸化物は屈折率が高く、さらに化学的に安
定であり好ましい。

【００３３】上記酸化物は蒸着法などにより製膜しても
よいし、また微粒子化された透明酸化物を樹脂バイン
ダ、重合性モノマ、重合開始材、増感剤、溶剤、界面活
性剤などに混合し適宜調整した組成物を用いて製膜して
もよい。組成物を用いる場合には透明基板または格子上
に組成物を塗布した後、溶媒を加熱除去しさらに重合硬
化させるとよい。また、必要に応じて重合硬化後、加熱
処理してもよい。

【００３４】また微粒子化された透明酸化物はその平均
粒径が大きいと散乱光の発生量が大きいため、平均粒径
は透過波長に対して十分小さいことが好ましい。ＤＶＤ
用の波長が６５０ｎｍであるため、平均粒径はその平均
粒径が１００ｎｍより小さいことが好ましく、さらに５
０ｎｍ以下であるとさらに好ましい。微粒子化された透
明無機材料を用いる場合は、組成物中の含有量を変える
ことで凹凸部材また充填部材の屈折率を変えることがで
き、わずかな屈折率も調整できるため好ましく用いるこ
とができる。以下、波長選択性回折素子が光ヘッド装置
に搭載された場合を説明する。

【００３５】「第４の実施態様」図４は本発明の光ヘッ
ド装置の一例を示し、波長選択性回折素子として、ＣＤ
用の３ビームを発生する波長選択性回折素子１Ａ（図
１）を用いた。このように構成された光ヘッド装置にお
いて、光源である２波長用半導体レーザ３から出射した
波長λ₁の光は、波長選択性回折格子１Ａにより回折さ
れることなく直進透過し、さらにビームスプリッタ４を
透過し、コリメートレンズ５により平行光となる。

【００３６】その後、この平行光は、対物レンズ６によ
り光記録媒体である光ディスク７（ＤＶＤ系）の情報記
録面上（トラック上）に集光される。そして、光ディス
ク７で反射された光は、再び対物レンズ６およびコリメ
ートレンズ５を透過し、ビームスプリッタ４により反射
されて光検出器８の受光面に集光される。

【００３７】一方、２波長用半導体レーザ３から出射し
た波長λ₂の光は、波長選択性回折格子１Ａにより出射
光の一部（例えば、５％〜４０％）が±１次回折光とし
て回折されるが、±１次回折光を含めこの光はさらにビ
ームスプリッタ４を透過し、コリメートレンズ５により
平行光にされる。その後、この平行光は対物レンズ６に
より光ディスク７（ＣＤ系）の情報記録トラック上に、
０次回折光および±１次回折光が３ビームとなって集光
される。そして、光ディスク７により反射された光は、
再び対物レンズ６およびコリメートレンズ５を透過し、
ビームスプリッタ４により反射されて、０次回折光およ
び±１次回折光はそれぞれ光検出器８の受光面に集光さ
れる。

【００３８】上記のように、本発明の波長選択性回折格
子１Ａを搭載した光ヘッド装置の場合、波長λ₁の光は
波長選択性回折格子により回折されることなく直進透過
する。したがって、ＤＶＤ系の光ディスクでは、ＤＶＤ
系の光検出器（４分割受光面）を用いて、１ビームを使
用する位相差法によるトラッキング誤差信号検出、さら
に非点収差法による光ディスク面へのフォーカシング誤
差信号検出、および記録情報であるピット信号検出が安
定して行える。

【００３９】一方、ＣＤ系の光ディスクでは、ＤＶＤ系
と同一の４分割受光面の光検出器８を用いて、非点収差
法による光ディスク情報記録面へのフォーカシング誤差
信号検出およびピット信号検出が行われる。さらに光検
出器における他の２つの受光面で±１次回折光を受光す
ることにより、３ビーム法によるトラッキング誤差信号
検出が行われる。

【００４０】上記の説明では波長選択性回折格子をＣＤ
系の波長λ₂の光に対する３ビーム法に適用した例につ
いて述べたが、情報記録に用いられる差動プッシュプル
法に適用してもよい。またＤＶＤ系の波長λ₁の光に対
して３ビームを発生する波長選択性回折格子１Ｂを適用
しても、１ビームを使用する方法に比べ、より正確なト
ラッキング誤差検出に有効である。一方の光ディスク用
の光が他方の光ディスク用の回折格子により回折され、
光量損失が発生することがなく有効である。なお、波長
選択性回折格子の格子ピッチは、素子が用いられる光ヘ
ッド装置の光学系および光ディスクのトラッキング誤差
信号検出法に応じて適宜定められる。

【００４１】「第５の実施態様」図５は本発明の光ヘッ
ド装置の他の例を示し、波長選択性回折素子１Ｃを、波
長選択性のホログラムビームスプリッタとして用いた光
ヘッド装置である。このように構成された光ヘッド装置
において、波長λ₁および波長λ₂の光を出射する２波長
用半導体レーザ３から出射した波長λ₁の光は、ホログ
ラムビームスプリッタで入射光の約７０％が透過した
後、コリメートレンズ５により平行光にされる。その
後、この平行光は対物レンズ６により光ディスク７（Ｄ
ＶＤ系）の情報記録面上に集光される。そして、光ディ
スク７で反射された光は、再び対物レンズ６およびコリ
メートレンズ５を透過し、ホログラムビームスプリッタ
により回折された約１０％の光が、光検出器８の受光面
に集光される。

【００４２】一方、２波長用半導体レーザ３から出射し
た波長λ₂の光も、ホログラムビームスプリッタで出射
光の約７０％が透過した後、コリメートレンズ５により
平行光にされる。その後、この平行光は対物レンズ６に
より光ディスク７（ＣＤ系）の情報記録面上に集光され
る。そして、光ディスク７により反射された光は、再び
対物レンズ６およびコリメートレンズ５を透過し、ホロ
グラムビームスプリッタにより回折された約１０％の光
が、波長λ₁の光の検出に用いたのと同一の光検出器８
の受光面に集光される。

【００４３】このように、本発明の波長選択性回折素子
１Ｃを搭載した光ヘッド装置の場合、同一の光検出器を
用いて、使用波長の異なる光ディスクへの情報の記録お
よび再生を行うことができ、光ヘッド装置の小型化・高
特性化を図れる。なお、波長選択性回折素子の格子ピッ
チはそれが用いられる光ヘッド装置の光学系に応じて適
宜定められる。また、ＤＶＤ系の光ディスクについて
は、波長選択性の偏光ホログラムビームスプリッタなど
を対物レンズと一体駆動する構成にしてもよい。

【００４４】また、図４に示した光ヘッド装置の例で
は、ビームスプリッタ４が用いられ、２波長用半導体レ
ーザ３（光源ユニット）と光検出器８とが分離された構
成とした。しかし、ビームスプリッタ４の代わりに波長
選択性のホログラムビームスプリッタ１Ｃを用いて、光
ディスクで反射された光を２波長用半導体レーザ（光源
ユニット）内の半導体レーザ近傍に配置された、光検出
器に集光するように回折させてもよい。この場合、半導
体レーザと光検出器とが同一の光源ユニット内に配置さ
れるため光ヘッド装置を小型化できる。

【００４５】

【実施例】「例１」赤色有機物顔料としてピグメントレ
ッド１７７を１４．８％（質量基準とする、以下同じ）
含む顔料含有液である御国色素社製ＣＦレッドＡＧＲ−
０１を７３％、ペンタエリスリトールテトラアクリレー
ト（日本化薬社製ＫＡＹＡＲＡＤ−ＤＰＨＡ）を２２
％、プロピレングリコール−１−モノメチルエーテル−
２−アセテートを５％混合し混合物を作製し、さらに光
重合開始材として、イルガキュア９０７（チバスペシャ
リティケミカルズ社製）を上記混合物に対して０．７％
となるよう混合し組成物Ａを作製した。

【００４６】この組成物Ａを凹凸部材としてスピンコー
ト法により透明基板としてのガラス基板上に均一にコー
ティングし、１００℃で２分間保持した。次に組成物Ａ
全面に紫外線を照射後、２００℃で６０分間保持し、厚
さ３．８μｍ膜を作製した。このようにして作製した膜
の上に、膜厚６０ｎｍのＳｉＯ₂膜をスパッタ法により
形成し、ＳｉＯ₂膜の上にフォトレジストをスピンコー
ト法により塗布した。次にフォトマスクをガラス基板の
ＳｉＯ₂膜側に配置して紫外線露光し、その後ドライエ
ッチングを行った。このようにして、図１に示すような
凹凸部材１２Ａを回折格子として、格子ピッチ２０μ
ｍ、格子深さ３．８μｍに作製した。

【００４７】凹凸部材１２Ａの吸収端における波長は６
００ｎｍであり、５５０ｎｍでの吸収係数ｋは０．１０
であった。屈折率は波長６５０ｎｍにおいて１．６３
６、波長７９０ｎｍにおいて１．６０１であり、上記２
波長での屈折率の差は０．０３５であった。

【００４８】次に平均粒子径が約３０ｎｍの酸化亜鉛粒
子が含まれるＪＳＲ社製ＫＺ７９８７重合組成物を９６
％、ペンタエリスリトールテトラアクリレート（日本化
薬社製ＫＡＹＡＲＡＤ−ＤＰＨＡ）を４％混合した混合
物を作製し、さらに光重合開始材として、イルガキュア
９０７（チバスペシャリティケミカルズ社製）を上記混
合物に対して０．０８％となるよう混合し充填部材とし
て組成物Ｂを作製した。

【００４９】この組成物Ｂを前述の回折格子上に凹凸部
が充填されるように塗布し、６０℃で２分保持した後、
充填面に透明基板であるガラス基板を積層した。その
後、紫外線を照射し、充填部材を硬化した。硬化後の充
填部材の屈折率は波長６５０ｎｍにおいて１．６３７、
波長７９０ｎｍにおいて１．６３０であり、上記２波長
での屈折率の差は０．００７であった。また、硬化後の
充填部材の膜厚は８μｍであり、凹凸部材は充填部材に
より充填された。

【００５０】このようにして作製した素子に波長７９０
ｎｍの半導体レーザ光を入射したところ、０次回折光の
透過率が７６％であり、＋１次回折光および−１次回折
光の回折効率がともに７％であった。また、波長６５０
ｎｍの半導体レーザ光を入射したところ、０次回折光の
透過率が９０％であり、＋１次回折光、−１次回折光、
および高次回折光の回折効率はいずれも０．５％以下で
あり、本素子は上記２波長で波長選択性のある回折機能
を示した。

【００５１】「例２」赤色有機物顔料としてピグメント
レッド１７７を１４．８％含む顔料含有液である御国色
素社製ＣＦレッドＡＧＲ−０１を９０％、ペンタエリス
リトールテトラアクリレート（日本化薬社製ＫＡＹＡＲ
ＡＤ−ＤＰＨＡ）を８％、プロピレングリコール−１−
モノメチルエーテル−２−アセテートを２％混合し混合
物を作製し、さらに光重合開始材として、イルガキュア
９０７（チバスペシャリティケミカルズ社製）を上記混
合物に対して０．２％となるよう混合し組成物Ｃを作製
した。

【００５２】この組成物Ｃを凹凸部材としてスピンコー
ト法によりガラス基板上に均一にコーティングし、１０
０℃で２分間保持した。次に組成物Ｃ全面に紫外線を照
射後、２００℃で６０分間保持し、厚さ２．６μｍ膜を
作製した。このようにして作製した膜の上に、膜厚６０
ｎｍのＳｉＯ₂膜をスパッタ法により形成し、ＳｉＯ ₂
膜の上にフォトレジストをスピンコート法により塗布し
た。次にフォトマスクをガラス基板のＳｉＯ₂膜側に配
置して紫外線露光し、その後ドライエッチングを行っ
た。このようにして、図２に示すような凹凸部材１２Ｂ
を回折格子として、格子ピッチ４μｍ、格子深さ２．６
μｍに作製した。

【００５３】凹凸部材の吸収端における波長は６００ｎ
ｍであり、５５０ｎｍでの吸収係数ｋは０．１５であっ
た。屈折率は波長６５０ｎｍにおいて１．７４０、波長
７９０ｎｍにおいて１．６８９であり、上記２波長での
屈折率の差は０．０５１であった。

【００５４】次に例１のＪＳＲ社製ＫＺ７９８７重合組
成物を充填部材として用い、前述の回折格子上に凹凸部
が充填されるように塗布し、６０℃で２分保持した後、
充填面にガラス基板を積層した。その後、紫外線を照射
し、充填部材を硬化した。

【００５５】硬化後の充填部材の屈折率は波長６５０ｎ
ｍにおいて１．６９５、波長７９０ｎｍにおいて１．６
８７であり、上記２波長での屈折率の差は０．００８で
あった。また、効果後の充填部材の膜厚は５μｍであ
り、格子部材は充填部材により充填されていた。

【００５６】このようにして作製した素子に波長７９０
ｎｍの半導体レーザ光を入射したところ、０次回折光の
透過率が９２％であり、＋１次回折光、−１次回折光、
および高次回折光の回折効率はいずれも０．５％以下で
あった。また、波長６５０ｎｍの半導体レーザ光を入射
したところ、０次回折光の透過率が６７％であり、＋１
次回折光および−１次回折光の回折効率はいずれも１０
％であり、本素子は上記２波長で波長選択性のある回折
機能を示した。

【００５７】「例３（比較例）」赤色有機物顔料として
ピグメントレッド２０９を１４．７％含む顔料含有液で
ある御国色素社製ＣＦレッドＡＧＲ−０２を７３％、ペ
ンタエリスリトールテトラアクリレート（日本化薬社製
ＫＡＹＡＲＡＤ−ＤＰＨＡ）を２２％、プロピレングリ
コール−１−モノメチルエーテル−２−アセテートを５
％混合し混合物を作製し、さらに光重合開始材として、
イルガキュア９０７（チバスペシャリティケミカルズ社
製）を上記混合物に対して０．７％となるよう混合し組
成物を作製した。

【００５８】この組成物を凹凸部材としてスピンコート
法によりガラス基板上に均一にコーティングし、１００
℃で３分間保持した。次に組成物全面に紫外線を照射
後、２００℃で６０分間保持し、厚さ６．０μｍの膜を
作製した。この凹凸部材の吸収端における波長は５７０
ｎｍであり、波長５５０ｎｍでの吸収係数ｋは０．０５
であった。屈折率は波長６５０ｎｍにおいて１．６０
５、波長７９０ｎｍにおいて１．５９０であり、上記２
波長での屈折率の差は０．０１５であった。

【００５９】「例４」本例の２波長用の光ヘッド装置
は、例１で作製した回折素子が、図４に示す波長選択性
回折素子１Ａのように、２波長用半導体レーザ３とビー
ムスプリッタ４との間に配置された構成となっている。
本発明の波長選択性回折素子が使用されているため、波
長６５０ｎｍの光を回折させることなく、また波長７９
０ｎｍの光に対してトラッキングエラー検出用の３ビー
ムを発生させることができ、少ない部品点数でＳ／Ｎの
よい安定した情報の記録および再生を行うことができ
た。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の波長選択
性回折素子を用いれば、特定の波長に対して３ビームを
発生する回折格子やホログラムビームスプリッタとして
機能する光学素子が実現する。このような波長選択性回
折素子を光ヘッド装置に搭載することにより、ＣＤ用と
ＤＶＤ用の光に対して独立に回折効率や回折角度を設定
できるため、おのおのの光学系で最適に光ディスクの情
報を検出できる。

【００６１】さらに、本発明の波長選択性回折素子を用
いた光ヘッド装置では、２波長用半導体レーザの搭載に
よる半導体レーザ数の削減に加えて、さらに装置の部品
点数の削減および小型化が実現できるとともに、ＣＤ系
光ディスクおよびＤＶＤ系光ディスクの情報の記録およ
び再生において、光利用効率の高い安定した記録および
再生を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の波長選択性回折素子の一つの例を示す
図で、（ａ）波長λ₁の光が入射したときの様子を示す
側面図、（ｂ）波長λ₂の光が入射したときの様子を示
す側面図。

【図２】本発明の波長選択性回折素子の他の例を示す図
で、（ａ）波長λ₁の光が入射したときの様子を示す側
面図、（ｂ）波長λ₂の光が入射したときの様子を示す
側面図。

【図３】図１と図２の波長選択性回折素子を積層した波
長選択性回折素子の一つの例を示す図で、（ａ）波長λ
₁の光が入射したときの様子を示す側面図、（ｂ）波長
λ₂の光が入射したときの様子を示す側面図。

【図４】本発明の光ヘッド装置の一つの構成例を示す側
面図。

【図５】本発明の光ヘッド装置の他の構成例を示す側面
図。

【符号の説明】

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、：波長選択性回折素子３：２波長用半導体レーザ４：ビームスプリッタ５：コリメートレンズ６：対物レンズ７：光ディスク８、８Ａ、８Ｂ：光検出器１１Ａ、１４Ａ、１１Ｂ、１４Ｂ、１１Ｃ、１６Ｃ、１
７Ｃ：透明基板１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１５Ｃ：凹凸部材１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１４Ｃ：充填部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G065 AA11 AB04 AB09 AB22 AB24 BA01 BB06 BB10 BB14 BB15 BB16 BB28 DA15 DA20 2H049 AA03 AA13 AA31 AA43 AA44 AA57 AA64 5D119 AA43 JA26 LB07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上に形成された周期的凹凸部と、
周期的凹凸部を充填する充填部とを備え、異なる２つの
波長の光に対して用いられる波長選択性回折素子におい
て、周期的凹凸部を構成する凹凸部材と充填部を構成す
る充填部材のうちいずれか一方は赤色有機物顔料を含む
材料からなり、他方は透明無機物を含む材料からなり、
凹凸部材の屈折率と充填部材の屈折率は、一方の波長の
光に対して実質的に等しく、他方の波長の光に対しては
異なることを特徴とする波長選択性回折素子。
【請求項２】前記透明無機物は、ジルコニウム酸化物、
チタン酸化物、イットリウム酸化物、亜鉛酸化物および
アルミニウム酸化物よりなる群のうちいずれか１種以上
の酸化物である請求項１記載の波長選択性回折素子。
【請求項３】前記透明無機物は、微粒子でありその平均
粒径が１００ｎｍ以下である請求項１または２記載の波
長選択性回折素子。
【請求項４】異なる２つの波長の光を出射する光源と、
２つの波長の光を光記録媒体上に集光する対物レンズ
と、２つの波長の光の光記録媒体からの反射光を検出す
る光検出器とを備える光ヘッド装置であって、光源と対
物レンズとの間の光路中に、請求項１、２または３記載
の波長選択性回折素子が設置されていることを特徴とす
る光ヘッド装置。