JP2003057421A - 回折格子部材 - Google Patents

回折格子部材

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 一の波長の光の０次光と、他の波長の光の１
次回折光を受光素子の同一個所に集光できるようにする
とともに、受光に用いる前記他の波長の光の１次回折光
の回折効率を高いものとし、両波長の光のエネルギー量
に大きな差が生じないようにできる回折格子部材を提供
する。 【解決手段】 異なる入射位置に入射される光軸が互い
に平行な異なる波長の２つの入射光を同一の個所に向け
射出する回折格子部材（４０）であって、射出面には、
入射方向に沿う立上り面部（３１）と該立上り面部から
張り出し、細幅に形成された回折面部（３２）所定段数
備え、前記回折面部は、隣接する回折面部を通過する光
に波長の整数倍の光路差を与える階段状格子部（３０）
が並設された格子面を備えるものにおいて、前記回折面
部は前記入射光の入射方向に垂直な面に対して傾斜して
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は回折格子部材に係
り、特に異なる入射位置に平行に入射される異なる波長
の２つの入射光を同一の個所に向け射出する回折格子部
材に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＣＤ及びＤＶＤの２種の媒体から
信号を読み取る光ピックアップでは、ＣＤの読み取りに
用いられる波長７８５ｎｍのレーザ光と、ＤＶＤの読み
取りに用いられる波長６５５ｎｍのレーザ光とを読み取
りの対象としている。
【０００３】このような光ピックアップにあっては、図
１に示すように、二つの波長（６５５ｎｍ,７８５ｎ
ｍ）のレーザ光１、２を発振するレーザダイオード３か
らの光を、ビームスプリッタ４で進行方向を変更した
後、集光レンズ５でＣＤ媒体、ＤＶＤ媒体の信号面（図
示していない）に集光して照射し、該媒体信号面で変調
された反射光を上記集光レンズ５を経て上記ビームスプ
リッタ４を通過させ、このビームスプリッタ４を通過さ
せた光をフォトダイオード６上に集光して、該フォトダ
イオード６で入射された光エネルギーを電気エネルギー
に変換して、電気信号を得るようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した光
ピックアップは、ＣＤ再生用の波長７８５ｎｍの光１
と、ＤＶＤ再生用の波長６５５ｎｍの光２を出力するレ
ーザダイオード３を備えており、該レーザダイオード３
においては、２つの波長の光１，２が出力される位置が
わずかに異なっている（例えば１１０μｍ程度）。その
ため、これらの２波長の光は、ビームスプリッタ４、集
光レンズ５をへてフォトダイオード６に集光されるとき
には、そのままではフォトダイオード６の同一の位置に
集光されないこととなる。
【０００５】これに対処して、本出願人は、ビームスプ
リッタ４の後段に回折格子部材７を配置して、波長７８
５ｎｍの光の０次光と、波長６５５ｎｍの光の１次回折
光とがフォトダイオード６の同一の個所に焦点を結ぶよ
うにしたものを提案した。
【０００６】この回折格子部材７は、図２に示すよう
に、光軸方向に延びる側面部１１と、該側面部１１から
側面部１１に対する垂直方向に張り出す回折面部１２と
をそなえた所定段数（この例では６段）の階段状格子部
１０を繰り返し形成した格子面８が光の射出面側に形成
され、隣接した回折面部１２を通過する光に与える光路
差が入射光１の波長６５５ｎｍの整数倍に設定したもの
である。
【０００７】このような回折格子部材７を使用すること
により、図２に示すように、ＤＶＤ再生用の波長６５５
ｎｍの光１の０次光（透過光）と、ＣＤ再生用の波長７
８５ｎｍの光の１次回折光とが光軸上に配置されたフォ
トダイオード６の同一の個所（受光面）に入射されるこ
ととなる。
【０００８】また、上述した従来の回折格子部材にあっ
ては、波長７８５ｎｍの光の１次回折光の回折効率が低
くなってしまうという問題がある。さらに、従来の回折
格子部材にあっては、波長６５５ｎｍの光の０次光と、
波長７８５ｎｍの光の１次回折光についてはそのネルギ
ー量に大きな差が生じる場合があり、両光のエネルギー
量にあまり差がないようにしたいという要請がある。
【０００９】ところで、近年ＤＶＤディスクにあっては
媒体の二層に信号が記録されることが一般的であり、こ
のような二層のＤＶＤディスクにあっては、入射される
レーザ光の反射率は十数パーセントと低く、ＣＤディス
クにおいても、書き換え型のＣＤ−ＲＷディスクの反射
率は低く、光ピックアップの受光素子に入射する光は少
なくなり、このような光ディスクの読み取りに際して
も、なるべく光ピックアップにおける光信号の損失を低
減したいという要望がある。
【００１０】本発明は、係る実情に鑑みなされたもので
あり一の波長の光の０次光と、他の波長の光の１次回折
光を受光素子の同一個所に集光できるようにするととも
に、受光に用いる前記他の波長の光の１次回折光の回折
効率を高いものとし、両波長の光のエネルギー量に大き
な差が生じないようにできる回折格子部材を提供しよう
とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するため、異なる入射位置に入射される光軸が互いに
平行な異なる波長の２つの入射光を同一の個所に向け射
出する回折格子部材であって、射出面には、入射方向に
沿う立上り面部と該立上り面部から張り出し、細幅に形
成された回折面部を備えた段部を所定段数備え、前記回
折面部は、隣接する回折面部を通過する光に一の入射光
の波長の整数倍とした光路差を与える階段状格子部が並
設された格子面を備えるものにおいて、前記回折面部は
前記入射光の入射方向に垂直な面に対して傾斜している
ことを特徴とする。
【００１２】また、本発明の回折格子部材の前記回折面
部は、上記階段状格子部の高さが増加する方向に向け回
折格子部材の厚みが減少するように傾斜して形成されて
いるものである。
【００１３】さらに、本発明の回折格子部材は、入射さ
れる入射光のうち一方の入射光の波長は６５５ｎｍであ
り、他方の入射光の波長は７８５ｎｍであり、波長６５
５ｎｍの入射光の回折０次光と、波長７８５ｎｍの入射
光の１次回折光とが受光素子に射出されるものである。
【００１４】さらにまた、本発明の回折格子部材は、階
段状格子部には回折面部が６面形成されてなるものであ
る。
【００１５】そして、本発明の回折格子部材は、その回
折面部が入射光の光軸の法線を含む平面に対して１°〜
２．５°の傾きをなすものである。
【００１６】本発明では、回折格子部材の折面部は、隣
接する回折面部を通過する光に一の入射光の波長の整数
倍とした光路差を与える階段状格子部が並設された格子
面を備え、回折面部は前記入射光の入射方向に垂直な面
に対して傾斜して形成されているから、一の波長の光の
０次光と、他の波長の光の１次回折光を受光素子の同一
個所に集光できるほか、傾斜面の角度を変更することに
より、両入射光の回折効率を変化させることができるか
ら、両波長の光のエネルギー量に大きな差が生じない所
望の量とすることができる。
【００１７】また、回折面部を上記階段状格子部の高さ
が増加する方向に向け回折格子部材の厚みが減少するよ
うに傾斜することにより、形成受光に用いる他の波長の
光の１次回折光の回折効率を高いものとすることができ
る。
【００１８】さらに、入射される入射光のうち一方の入
射光の波長は６５５ｎｍとし、他方の入射光の波長は７
８５ｎｍとすれば、ＣＤとＤＶＤを再生するピックアッ
プに使用するのに最適なものとすることができる。この
場合、階段状格子部には回折面部を６面形成するように
すると、通常用いられる光学材料で形成される階段状回
折格子部材部における波長７８５ｎｍの光の１次回折光
の回折効率を高いものとすることができる。そして、上
述のような場合、回折格子部材は、その回折面部の幅寸
法を入射光の波長程度とすると、入射光の光軸の法線を
含む平面に対して１°〜２．５°の傾きをなす。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る回折格子部材
の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。本例に係
る回折格子部材４０は、図１に示すように、上述したＣ
Ｄ媒体、ＤＶＤ媒体に異なる波長のレーザ光を照射し、
反射した光をフォトダイオード６に照射し、この光エネ
ルギーを電気エネルギーに変換して、電気信号を得る光
ピックアップに使用される。ここで、本例に係る回折格
子部材４０は、型材により光学合成樹脂を成形して大量
に成形される。
【００２０】本例では、異なる入射位置に入射される平
行な入射光は、上述した従来の例と同様に１つのレーザ
ダイオードから射出されるＤＶＤ再生用の波長６５５ｎ
ｍの光と、ＣＤ再生用の波長７８５ｎｍの光を使用す
る。これらの２つのは長の光は、従来の光ピックアップ
と同様に、ビームスプリッタ４、集光レンズ５を経てフ
ォトダイオード６に集光される。
【００２１】本例では、ビームスプリッタ４の後段に本
発明に係る回折格子部材４０を配置して、ＤＶＤ再生用
の波長７８５ｎｍの光の０次光と、ＣＤ再生用の波長６
５５ｎｍの光の１次回折光とが同一の個所に焦点を結ぶ
ようにしている。
【００２２】この回折格子部材４０は、図４及び図５に
示すように、光軸方向に延びる側面部３１と、該側面部
３１から側面部３１に対する垂直方向に張り出す回折面
部３２とをそなえた６段の階段状格子部３０を繰り返し
形成した格子面が回折格子部材４０の射出面側に形成さ
れ、隣接した回折面部３２は、それらの距離をΔとし
て、通過する光に光路差（（n−１）Δ：nは回折格子部
材の屈折率、空気の屈折率を１とした）を与え、この光
学的な光路差を入射光１の波長である６５５ｎｍの整数
倍に設定している。
【００２３】そして、本例では、回折格子部材４０の射
出面には、入射方向に沿う立上り面部３１と、この立ち
上がり面部３１から張り出し、細幅に形成された回折面
部３２を６段備えた階段状格子部３０を並設するものと
している。
【００２４】また、本例において、回折格子部材４０の
前記回折面部３２は、図４に示すように、上記階段状格
子部３０の高さが増加する方向に向け回折格子部材４０
の段差量ｄｈが増加（ｄｈ＞０）するものから、図５に
示すように階段状格子部の高さが増加する方向に向け回
折格子部材の段差量が減少（ｄｈ＜０）するように傾斜
して形成することができるものとしている。
【００２５】さらに、本発明の回折格子部材４０は、入
射される入射光のうち一方の入射光の波長は６５５ｎｍ
であり、他方の入射光の波長は７８５ｎｍであり、波長
６５５ｎｍの入射光の回折０次光と、波長７８５ｎｍの
入射光の１次回折光とが受光素子に射出されるものであ
る。
【００２６】このような条件において、段差量ｄｈを＋
６０ｎｍから-３６０ｎｍまで変化させ、６５５ｎｍの
０次光と、７８５ｎｍの１次回折光の回折効率を計算し
た。その結果を図３に示す。
【００２７】図３から、６５５ｎｍの０次光と、７８５
ｎｍの１次回折光の回折効率を良好とするためには、段
差量ｄｈを０ｎｍ〜−２００ｎｍとすればよいことが分
かる。
【００２８】即ち、段差量ｄｈを０ｎｍとしたとき６５
５ｎｍの０次光の回折効率は約８５％と極大であり、ま
た７８５ｎｍの１次回折光の回折効率は約７５％であり
実用に供することができる。６５５ｎｍの０次光は、段
差量ｄｈを０ｎｍより大きくしたときには、低下する
し、また、７８５ｎｍの１次回折光についても、その回
折効率は７５％以下となり、実際に使用するには効率が
悪い。
【００２９】また、段差量ｄｈを-２００ｎｍとしたと
き６５５ｎｍの０次光の回折効率は約８１％となり、ま
た７８５ｎｍの１次回折光の回折効率は約８２％であり
極大に近い。６５５ｎｍの０次光は、段差量ｄｈを-２
００ｎｍより小さく（絶対値としては大きく）したとき
には急激に低下するから、７８５ｎｍの１次回折光の回
折効率が８１％以上になるものの、実際には使用できな
い。
【００３０】以上の理由により、本例の回折格子部材
は、回折面部３２の幅寸法を入射される波長寸法に近い
５．６７μｍとしたとき、上記条件で２つの光の回折面
部３２が入射する光線の光軸に対してなす法線を含む平
面に対して１°〜２．５°の傾きとなる。このようにす
れば、２つの波長の入射光に対して、両入射光に対して
ともに高い回折効率を得ることができる。
【００３１】
【発明の効果】以上、説明したように本発明に係る回折
格子部材によれば、回折格子部材の折面部は、隣接する
回折面部を通過する光に一の入射光の波長の整数倍とし
た光路差を与える階段状格子部が並設された格子面を備
え、回折面部は前記入射光の入射方向に垂直な面に対し
て傾斜して形成されているから、一の波長の光の０次光
と、他の波長の光の１次回折光を受光素子の同一個所に
集光できるほか、傾斜面の角度を変更することにより、
両入射光の回折効率を変化させることができるから、両
波長の光のエネルギー量に大きな差が生じない所望の量
とすることができる。
【００３２】また、回折面部を上記階段状格子部の高さ
が増加する方向に向け回折格子部材の厚みが減少するよ
うに傾斜することにより、形成受光に用いる他の波長の
光の１次回折光の回折効率を高いものとすることができ
る。
【００３３】さらに、入射される入射光のうち一方の入
射光の波長は６５５ｎｍとし、他方の入射光の波長は７
８５ｎｍとすれば、ＣＤとＤＶＤを再生するピックアッ
プに使用するのに最適なものとすることができる。この
場合、階段状格子部には回折面部を６面形成するように
すると、通常用いられる光学材料で形成される階段状回
折格子部材部における波長７８５ｎｍの光の１次回折光
の回折効率を高いものとすることができる。そして、上
述のような場合、回折格子部材は、その回折面部の幅寸
法を入射光の波長程度とすると、入射光の光軸の法線を
含む平面に対して１°〜２．５°の傾きをなすようにす
ればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る回折格子部材が適応される光ピッ
クアップの光学系の概要を示す図である。
【図２】従来の回折格子部材を示す図である。
【図３】本発明に係る回折格子部材における回折面部の
傾き量に対する回折効率の変化を示すグラフである。
【図４】本発明に係る回折格子部材の断面形状を示す図
である。
【図５】本発明に係る回折格子部材の断面形状を示す図
である。
【符号の説明】
１ レーザ光 ２ レーザ光 ３ レーザダイオード ４ ビームスプリッタ ５ 集光レンズ ６ フォトダイオード ７ 回折格子部材 ８ 格子面 １０ 階段状格子部 １１ 側面部 １２ 回折面部 ３０ 階段状格子部 ３１ 側面部 ３２ 回折面部 ４０ 回折格子部材

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 異なる入射位置に入射される光軸が互い
    に平行な異なる波長の２つ入射光を同一の個所に向け射
    出する回折格子部材であって、射出面には、入射方向に
    沿う立上り面部と該立上り面部から張り出し細幅に形成
    された回折面部とを備えた段部を所定段数備え、前記回
    折面部は、隣接する回折面部を通過する光に一の入射光
    の波長の整数倍とした光路差を与える階段状格子部が並
    設された格子面を備えるものにおいて、 前記回折面部は前記入射光の入射方向に垂直な面に対し
    て傾斜していることを特徴とする回折格子部材。
  2. 【請求項２】 前記回折面部は、上記階段状格子部の高
    さが増加する方向に向け回折格子部材の厚みが減少する
    ように傾斜して形成されていることを特徴とする請求項
    １に記載の回折格子部材。
  3. 【請求項３】 前記入射光のうち一方の入射光の波長は
    ６５５ｎｍであり、他方の入射光の波長は７８５ｎｍで
    あり、波長６５５ｎｍの入射光の回折０次光と、波長７
    ８５ｎｍの入射光の１次回折光とが受光素子に射出され
    ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回
    折格子部材。
  4. 【請求項４】 前記階段状格子部には回折面部が６面形
    成されてなることを特徴とする請求項３に記載の回折格
    子部材。
  5. 【請求項５】 回折面部は入射光の光軸の法線を含む平
    面に対し１°〜２．５°の傾きをなすことを特徴とする
    請求項１に記載の回折格子部材。
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