JP2003177226A - 回折光学素子及びそれを用いた光学ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ０．３５μｍ〜０．４５μｍの波長の光が入
射した場合に実質的に０次の回折光を出射し、０．６μ
ｍ〜０．７μｍの波長の光が入射した場合に実質的に１
次の回折光を出射する回折光学素子を提供する。 【解決手段】 基板１ａと、基板１ａ上に形成されたグ
レーティング部２ａとを備えた回折光学素子である。グ
レーティング部２ａの断面は、実質的に４レベル、５レ
ベル又は６レベルのうちのいずれかの階段形状であり、
０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満たす第１の波長
λ１の光３が入射した場合に実質上０次の回折光６を出
射し、０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす第２の波
長λ２の光４が入射した場合に実質上１次の回折光７を
出射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回折光学素子及び
それを用いた光学ヘッドに関する。特に、本発明は、
０．３５μｍ〜０．４５μｍの波長の光が入射した場合
には実質上０次の回折光を出射し、０．６μｍ〜０．７
μｍの波長の光が入射した場合には実質上１次の回折光
を出射する回折光学素子及びそれを用いた光学ヘッドに
関する。

【０００２】

【従来の技術】赤色波長の光が入射した場合に実質上０
次の回折光（透過光）を出射し、それよりも長波長であ
る赤外波長の光が入射した場合に実質上−１次の回折光
を出射する、断面が４レベルの階段形状を有する回折光
学素子が、特許文献１に開示されている。また、当該特
許文献１には、その回折光学素子を用いた光学ヘッドも
同じく開示されている。

【０００３】

【特許文献１】 特許第３０４７３５１号公報

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、紫色波長と赤
色波長の両波長の光に対して、特許第３０４７３５１号
公報に開示されている技術を適用しても、短波長である
紫色波長の光が入射した場合に実質上０次の回折光（透
過光）を出射し、それよりも長波長である赤色波長の光
が入射した場合に実質上−１次の回折光を出射する回折
光学素子を実現することはできない。

【０００５】本発明は、従来技術における前記課題を解
決するためになされたものであり、０．３５μｍ〜０．
４５μｍの波長の光が入射した場合に実質的に０次の回
折光を出射し、０．６μｍ〜０．７μｍの波長の光が入
射した場合に実質的に１次の回折光を出射する回折光学
素子及びそれを用いた光学ヘッドを提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る回折光学素子の構成は、基板と、前記
基板上に形成されたグレーティング部とを備えた回折光
学素子であって、前記グレーティング部の断面は、実質
的に４レベル、５レベル又は６レベルのうちのいずれか
の階段形状であり、０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍ
を満たす第１の波長λ１の光が入射した場合に実質上０
次の回折光を出射し、０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを
満たす第２の波長λ２の光が入射した場合に実質上１次
の回折光を出射することを特徴とする。

【０００７】この回折光学素子の構成によれば、短波長
である紫色波長の光が入射した場合に実質上０次の回折
光（透過光）を出射し、それよりも長波長である赤色波
長の光が入射した場合に実質上１次の回折光を出射する
回折光学素子を実現することができる。

【０００８】また、前記本発明の回折光学素子の構成に
おいては、０．７５μｍ≦λ３≦０．８５μｍを満たす
第３の波長λ３の光が入射した場合には実質上０次の回
折光を出射するのが好ましい。

【０００９】また、前記本発明の回折光学素子の構成に
おいては、グレーティング部の階段形状のレベル数をｐ
（ｐは４、５、６のうちのいずれかのレベル）、前記グ
レーティング部の屈折率をｎとしたとき、前記グレーテ
ィング部の溝の深さが、実質的に２λ１（ｐ−１）／
（ｎ−１）で表記されるのが好ましい。この好ましい例
によれば、第１の波長λ１の光の透過効率をほぼ最大に
向上させることができる。

【００１０】また、前記本発明の回折光学素子の構成に
おいては、グレーティング部の屈折率が２以上であるの
が好ましい。この好ましい例によれば、光利用効率（０
次回折効率や１次回折効率）を向上させることができ
る。また、この場合には、グレーティング部の材料が、
酸化タンタル、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウ
ム、酸化チタン、酸化ニオブ及びガリウムリンからなる
群から選ばれる１つあるいはそれを主成分とするもので
あるのが好ましい。また、この場合には、グレーティン
グ部の材料が、酸化タンタル、ニオブ酸リチウム、タン
タル酸リチウム、酸化チタン、酸化ニオブ及びガリウム
リンからなる群から選ばれる１つを主成分とするもので
あり、副成分として、チタン、ニオブ、タンタル及びリ
チウムからなる群から選ばれる少なくとも１つを含むの
が好ましい。

【００１１】また、前記本発明の回折光学素子の構成に
おいては、グレーティング部の階段形状のレベル数をｐ
（ｐは４、５、６のうちのいずれかのレベル）、前記グ
レーティング部の屈折率をｎとしたとき、前記グレーテ
ィング部は、２λ１（ｐ−１）／（ｎ−１）よりも厚く
なるように基板上に薄膜を堆積し、前記薄膜を加工して
形成したものであり、前記グレーティング部の溝の深さ
が、実質的に２λ１（ｐ−１）／（ｎ−１）で表記され
るのが好ましい。この好ましい例によれば、基板とグレ
ーティング部を同じ材料にする必要はないので、設計の
自由度が高くなる。また、エッチングする際の薄膜のエ
ッチングレートを一定にして、グレーティング部の溝の
深さの精度を向上させることができる。

【００１２】また、本発明に係る光学ヘッドの第１の構
成は、０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満たす第１
の波長λ１の光を出射する第１の光源と、０．６μｍ≦
λ２≦０．７μｍを満たす第２の波長λ２の光を出射す
る第２の光源と、第１の透明保護層を有する第１の情報
記録媒体もしくは前記第１の透明保護層よりも厚い第２
の透明保護層を有する第２の情報記録媒体に、前記第１
の波長λ１の光と前記第２の波長λ２の光をそれぞれ集
光する対物レンズと、前記第１及び第２の情報記録媒体
からの光を検出する光検出器と、前記光源と前記対物レ
ンズとの間の前記両波長の光の共通光路中に配置された
前記本発明の回折光学素子とを具備する光学ヘッドであ
って、前記第１の波長λ１の光が前記回折光学素子に入
射した場合には、前記回折光学素子は実質上０次の回折
光を出射し、当該０次の回折光は前記対物レンズによっ
て前記第１の情報記録媒体に集光され、前記第２の波長
λ２の光が前記回折光学素子に入射した場合には、前記
回折光学素子は実質上１次の回折光を出射し、当該１次
の回折光は前記対物レンズによって前記第２の情報記録
媒体に集光されることを特徴とする。

【００１３】また、本発明に係る光学ヘッドの第２の構
成は、０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満たす第１
の波長λ１の光を出射する第１の光源と、０．６μｍ≦
λ２≦０．７μｍを満たす第２の波長λ２の光を出射す
る第２の光源と、第１の透明保護層を有する第１の情報
記録媒体もしくは前記第１の透明保護層よりも厚い第２
の透明保護層を有する第２の情報記録媒体に、前記第１
の波長λ１の光と前記第２の波長λ２の光をそれぞれ集
光する対物レンズと、前記第１及び第２の情報記録媒体
からの光を検出する光検出器と、前記対物レンズと前記
情報記録媒体との間の前記両波長の光の共通光路中に配
置された前記本発明の回折光学素子とを具備する光学ヘ
ッドであって、前記対物レンズから出射された前記第１
の波長λ１の光が前記回折光学素子に入射した場合に
は、前記回折光学素子は実質上０次の回折光を出射し、
当該０次の回折光は前記第１の情報記録媒体に集光さ
れ、前記対物レンズから出射された前記第２の波長λ２
の光が前記回折光学素子に入射した場合には、前記回折
光学素子は実質上１次の回折光を出射し、当該１次の回
折光は前記第２の情報記録媒体に集光されることを特徴
とする。

【００１４】また、本発明に係る光学ヘッドの第３の構
成は、０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満たす第１
の波長λ１の光を出射する第１の光源と、０．６μｍ≦
λ２≦０．７μｍを満たす第２の波長λ２の光を出射す
る第２の光源と、第１の透明保護層を有する第１の情報
記録媒体もしくは前記第１の透明保護層よりも厚い第２
の透明保護層を有する第２の情報記録媒体に、前記第１
の波長λ１の光と前記第２の波長λ２の光をそれぞれ集
光する第１及び第２のレンズからなる対物レンズと、前
記第１及び第２の情報記録媒体からの光を検出する光検
出器と、前記第１のレンズと前記第２のレンズとの間の
光路中に配置された前記本発明の回折光学素子とを具備
する光学ヘッドであって、前記第１のレンズから出射さ
れた前記第１の波長λ１の光が前記回折光学素子に入射
した場合には、前記回折光学素子は実質上０次の回折光
を出射し、当該０次の回折光は前記第２のレンズによっ
て前記第１の情報記録媒体に集光され、前記第１のレン
ズから出射された前記第２の波長λ２の光が前記回折光
学素子に入射した場合には、前記回折光学素子は実質上
１次の回折光を出射し、当該１次の回折光は前記第２の
レンズによって前記第２の情報記録媒体に集光されるこ
とを特徴とする。

【００１５】また、前記本発明の光学ヘッドの第１〜第
３の構成においては、前記回折光学素子は、第２の波長
λ２の光に対して前記対物レンズが有する球面収差と、
前記対物レンズからの前記第２の波長λ２の光に対応す
る出射光が前記第２の情報記録媒体の前記第２の透明保
護層を透過する際に生じる球面収差との和を補正するの
が好ましい。この好ましい例によれば、第２の波長λ２
の光を第２の情報記録媒体に良好に集光させることがで
きる。

【００１６】また、前記本発明の光学ヘッドの第１〜第
３の構成においては、前記対物レンズから前記第１の情
報記録媒体までのワーキングディスタンスよりも、前記
対物レンズから前記第２の情報記録媒体までのワーキン
グディスタンスの方が小さいのが好ましい。

【００１７】また、前記本発明の光学ヘッドの第１〜第
３の構成においては、前記対物レンズから前記第１の情
報記録媒体までのワーキングディスタンスよりも、前記
対物レンズから前記第２の情報記録媒体までのワーキン
グディスタンスの方が大きいのが好ましい。

【００１８】また、本発明に係る光学ヘッドの第４の構
成は、０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満たす第１
の波長λ１の光を出射する第１の光源と、０．６μｍ≦
λ２≦０．７μｍを満たす第２の波長λ２の光を出射す
る第２の光源と、第１の情報記録媒体もしくは第２の情
報記録媒体に、前記第１の波長λ１の光と前記第２の波
長λ２の光をそれぞれ集光する対物レンズと、前記第１
及び第２の情報記録媒体からの光を検出する光検出器
と、前記光源と前記対物レンズとの間の前記両波長の光
の共通光路中に配置された前記本発明の回折光学素子と
を具備する光学ヘッドであって、前記第１の波長λ１の
光が前記回折光学素子に入射した場合には、前記回折光
学素子は実質上０次の回折光を出射し、当該０次の回折
光は前記対物レンズによって前記第１の情報記録媒体に
集光され、前記第２の波長λ２の光が前記回折光学素子
に入射した場合には、前記回折光学素子は実質上１次の
回折光を出射し、当該１次の回折光は、前記第１の波長
λ１の光と実質的に光軸を同じにされた後、前記対物レ
ンズによって前記第２の情報記録媒体に集光されること
を特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を用いて本発明
をさらに具体的に説明する。

【００２０】［第１の実施の形態］まず、本発明の第１
の実施の形態における回折光学素子について、図１を用
い、座標軸を図のようにとって、詳細に説明する。図１
Ａは本発明の第１の実施の形態における回折光学素子を
示す平面図、図１Ｂは図１ＡのＡ−Ａ'断面図である。

【００２１】図１に示すように、本実施の形態の回折光
学素子８ａは、基板１ａと、基板１ａ上に形成されたグ
レーティング部２ａとを具備している。ここで、グレー
ティング部２ａは、その断面が実質的に４レベル、５レ
ベル又は６レベルのうちのいずれかの階段形状（図１は
４レベルの場合を示している）である。そして、回折光
学素子８ａは、その裏面（グレーティング部２ａが形成
された面と反対側の面）から０．３５μｍ≦λ１≦０．
４５μｍを満たす第１の波長λ１の光３が入射した場合
に、実質上０次の回折光６（０次の回折光とは透過光の
ことである）を出射する。また、回折光学素子８ａは、
その裏面から０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす第
２の波長λ２の光４が入射した場合に、実質上１次の回
折光７を出射する。従って、本実施の形態の回折光学素
子８ａは、第１の波長λ１の光３に対しては単なる透過
素子として機能し、第２の波長λ２の光４に対しては光
偏向素子として機能する。

【００２２】尚、本実施の形態において、１次回折光と
は、図１のグレーティング部２ａの溝の向きに対して図
１の７で示した方向に出射する回折光のことである。す
なわち、本実施の形態においては、グレーティング部２
ａの階段形状を鋸歯形状（ブレーズ形状）で近似したと
きに屈折光がほぼ生じる方向に出射する回折光を、『１
次回折光』と呼んでいる。ちなみに、Ｚ軸に関して１次
回折光と対称な方向に出射する回折光は、『−１次回折
光』と呼ばれる。尚、この定義は他の実施の形態にも適
用されるものである。

【００２３】第１の波長λ１、グレーティング部２ａの
階段形状のレベル数ｐ（ｐは４、５、６のうちのいずれ
かのレベル）、グレーティング部２ａの屈折率ｎを用い
て、グレーティング部２ａの溝の深さＬを、実質的に、
Ｌ＝２λ１（ｐ−１）／（ｎ−１）に設定することによ
り、第１の波長λ１の光３の透過効率をほぼ最大に向上
させることができる。例えば、４レベル（ｐ＝４）、λ
１＝０．４０５μｍ、λ２＝０．６５８μｍ、ｎ＝１．
５の場合、グレーティング部２ａの溝の深さＬの望まし
い値は４．８６μｍとなる。

【００２４】第１の波長λ１の光３の透過効率は、グレ
ーティング部２ａの周期Λが小さくなると低下するが、
グレーティング部２ａの周期Λが第１の波長λ１の２０
倍以上のとき、当該透過効率は概ね７０〜９５％程度で
あった。また、第２の波長λ２の光４の１次回折効率
は、グレーティング部２ａの周期Λが第２の波長λ２の
２０倍以上のとき、概ね６５〜７５％程度となった。グ
レーティング部２ａの周期Λは、第２の波長λ２の光４
に対応する１次の回折光７の回折角に応じて決めればよ
い。

【００２５】また、５レベル（ｐ＝５）の回折光学素子
８ａに関しては、例えば、λ１＝０．４０５μｍ、λ２
＝０．６５８μｍ、ｎ＝１．５の場合、グレーティング
部２ａの溝の深さＬの望ましい値は６．４８μｍとな
る。このとき、第１の波長λ１の光３の透過効率は、グ
レーティング部２ａの溝の深さＬが大きい分、４レベル
（ｐ＝４）の回折光学素子８ａに比べて、数％〜５％程
度低下した。この場合の、第２の波長λ２の光４の１次
回折効率も、４レベルの回折光学素子８ａに比べて、数
％〜５％程度低下した。

【００２６】さらに、６レベル（ｐ＝６）の回折光学素
子８ａに関しては、例えば、λ１＝０．４０５μｍ、λ
２＝０．６５８μｍ、ｎ＝１．５の場合、グレーティン
グ部２ａの溝の深さＬの望ましい値は８．１μｍとな
る。このとき、第１の波長λ１の光３の透過効率は、グ
レーティング部２ａの溝の深さＬがさらに大きい分、５
レベル（ｐ＝５）の回折光学素子８ａに比べて、数％〜
５％程度低下し、第２の波長λ２の光４の１次回折効率
は、５０〜６０％程度と４レベル（ｐ＝４）や５レベル
（ｐ＝５）の場合よりも低下した。

【００２７】本実施の形態の回折光学素子８ａにおいて
は、基板１ａとしてガラス基板が用いられており、フォ
トリソグラフィとイオンエッチングを、レベル数ｐに応
じて繰り返すことにより（４レベル（ｐ＝４）では２
回、５レベル（ｐ＝５）と６レベル（ｐ＝６）では３
回）、基板（ガラス基板）１ａにグレーティング部２ａ
が彫り込んで形成されている。基板１ａとグレーティン
グ部２ａは、同じ材料を用いて一体形成されており、回
折光学素子８ａは安定な構造となっている。また、グレ
ーティング部２ａの上には、ＡＲコートが施されてお
り、これにより回折光学素子８ａの表面での反射損が低
減されている。

【００２８】尚、本実施の形態においては、第１の波長
λ１の光３及び第２の波長λ２の光４が回折光学素子８
ａの裏面から入射するようにされているが、回折光学素
子８ａの表面から入射するようにしてもよい。

【００２９】また、次の第２の実施の形態において詳細
に説明するが、本実施の形態における回折光学素子８ａ
においても、グレーティング部２ａの屈折率ｎを２以上
とすることにより、光利用効率（０次回折効率や１次回
折効率）を向上させることができる。

【００３０】［第２の実施の形態］次に、本発明の第２
の実施の形態における回折光学素子について、図２〜図
４を用いて詳細に説明する。

【００３１】図２Ａは本発明の第２の実施の形態におけ
る回折光学素子を示す平面図、図２Ｂは図２ＡのＢ−
Ｂ'断面図である。

【００３２】図２に示すように、本実施の形態の回折光
学素子８ｂは、基板１ｂと、基板１ｂ上に形成されたグ
レーティング部２ｂとを具備している。ここで、グレー
ティング部２ｂは、その断面が実質的に４レベル、５レ
ベル又は６レベルのうちのいずれかの階段形状（図２は
４レベルの場合を示している）である。そして、回折光
学素子８ｂは、その裏面（グレーティング部２ｂが形成
された面と反対側の面）から０．３５μｍ≦λ１≦０．
４５μｍを満たす第１の波長λ１の光３が入射した場合
に、実質上０次の回折光６を出射する。また、回折光学
素子８ｂは、その裏面から０．６μｍ≦λ２≦０．７μ
ｍを満たす第２の波長λ２の光４が入射した場合に、実
質上１次の回折光７を出射する。本実施の形態の回折光
学素子８ｂは、基板１ｂとグレーティング部２ｂとが異
なる材料で構成されている点で、上記第１の実施の形態
の回折光学素子８ａと異なる。

【００３３】本実施の形態の回折光学素子８ｂにおいて
は、基板１ｂとして、例えば、ガラス基板や樹脂基板が
用いられており、基板１ｂに薄膜を厚さＴだけ堆積し、
フォトリソグラフィとイオンエッチングをレベル数ｐに
応じて繰り返すことにより（４レベル（ｐ＝４）では２
回、５レベル（ｐ＝５）と６レベル（ｐ＝６）では３
回）、薄膜を最大Ｌだけ彫り込んで、グレーティング部
２ｂが形成されている。この場合、基板１ｂとグレーテ
ィング部２ｂを同じ材料にする必要はないので、設計の
自由度が高くなる。

【００３４】また、薄膜の厚さＴをグレーティング部２
ｂの溝の深さＬよりも大きくすることにより、エッチン
グする際の薄膜のエッチングレートを一定にして、グレ
ーティング部２ｂの溝の深さＬの精度を向上させること
ができた。これは、基板１ｂの表面近くに堆積された薄
膜は界面の影響で密度が異なっているが、薄膜の厚さＴ
を増していくと密度が一定になるためであると考えられ
る。

【００３５】本実施の形態においても、上記第１の実施
の形態と同様に、第１の波長λ１、グレーティング部２
ｂの階段形状のレベル数ｐ（ｐは４、５、６のうちのい
ずれかのレベル）、グレーティング部２ｂの屈折率ｎを
用いて、グレーティング部２ｂの溝の深さＬを、実質的
に、Ｌ＝２λ１（ｐ−１）／（ｎ−１）に設定すること
により、第１の波長λ１の光３の透過効率をほぼ最大に
向上させることができる。本発明者らは、グレーティン
グ部２ｂの屈折率ｎを２以上とすることにより、光利用
効率（０次回折効率や１次回折効率）を向上させること
ができることを見出した。

【００３６】図３に、本発明の第２の実施の形態の回折
光学素子（４レベルの場合）における、第１の波長λ１
の光に対する規格化周期Λ／λ１と０次回折効率との関
係を示す。また、図４に、本発明の第２の実施の形態の
回折光学素子（４レベルの場合）における、第２の波長
λ２の光に対する規格化周期Λ／λ２と１次回折効率と
の関係を示す。図３と図４には、グレーティング部２ｂ
の屈折率ｎが１．５、２．０、２．２、２．５の４種類
の場合について回折効率を示したが、グレーティング部
２ｂの屈折率ｎを２以上とすることにより、光利用効率
（０次回折効率や１次回折効率）が向上することが分か
る。また、図３、図４から、グレーティング部２ｂの屈
折率ｎが大きい程、効率の向上が大きい傾向にあること
も分かる。本実施の形態の回折光学素子８ｂにおいて
は、屈折率ｎが２以上のグレーティング部２ｂの材料と
して、酸化タンタルが用いられている。

【００３７】また、Ｌ＝２λ１（ｐ−１）／（ｎ−１）
の関係から分かるように、グレーティング部２ｂの屈折
率ｎが大きくなると、グレーティング部２ｂの溝の深さ
Ｌの望ましい値が小さくなるため、作製プロセスの容易
化（エッチング時間の短縮、精度の向上等）を図ること
ができる。

【００３８】尚、本実施の形態の回折光学素子８ｂにお
いては、グレーティング部２ｂの材料として、酸化タン
タルが用いられているが、酸化タンタル以外に、ニオブ
酸リチウム、タンタル酸リチウム、酸化チタン、酸化ニ
オブ又はガリウムリンを用いることもできる。また、グ
レーティング部２ｂの材料としては、酸化タンタル、ニ
オブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、酸化チタン、酸
化ニオブ及びガリウムリンからなる群から選ばれる１つ
を主成分とするものを用いることもできる。この場合、
副成分として、チタン、ニオブ、タンタル及びリチウム
からなる群から選ばれる少なくとも１つを含むようにす
るのが望ましい。

【００３９】また、屈折率ｎが２以上になると、グレー
ティング部２ｂにおけるフレネル反射が大きくなるが、
本実施の形態の回折光学素子８ｂにおいては、グレーテ
ィング２ｂ上に、ＡＲコートを施すことにより、回折光
学素子８ｂの表面での反射損が低減されている（図３、
図４は、ＡＲコートを施した場合の効率を示してい
る）。

【００４０】また、ガラスや樹脂のような例えばｎ＝
１．５の場合であっても、効率は多少落ちるが、図２の
ような回折光学素子８ｂを構成することは可能である。

【００４１】また、本実施の形態においては、第１の波
長λ１の光３及び第２の波長λ２の光４が回折光学素子
８ｂの裏面から入射するようにされているが、回折光学
素子８ｂの表面から入射するようにしてもよい。

【００４２】［第３の実施の形態］次に、本発明の第３
の実施の形態における回折光学素子について、図５を用
いて詳細に説明する。図５Ａは本発明の第３の実施の形
態における回折光学素子を示す平面図、図５Ｂは図５Ａ
のＣ−Ｃ'断面図である。

【００４３】図５に示すように、本実施の形態の回折光
学素子８ｃは、基板１ｃと、基板１ｃ上に形成されたグ
レーティング部２ｃとを具備している。ここで、グレー
ティング部２ｃは、その断面が実質的に４レベル、５レ
ベル又は６レベルのうちのいずれかの階段形状（図５は
５レベルの場合を示している）である。そして、回折光
学素子８ｃは、その裏面（グレーティング部２ｃが形成
された面と反対側の面）から０．３５μｍ≦λ１≦０．
４５μｍを満たす第１の波長λ１の光３が入射した場合
に、実質上０次の回折光６を出射する。また、回折光学
素子８ｃは、その裏面から０．６μｍ≦λ２≦０．７μ
ｍを満たす第２の波長λ２の光４が入射した場合に、実
質上１次の回折光７を出射する。また、回折光学素子８
ｃは、その裏面から０．７５μｍ≦λ３≦０．８５μｍ
を満たす第３の波長λ３の光５が入射した場合に、実質
上０次の回折光１９を出射する。以上のように、本実施
の形態の回折光学素子８ｃは、３波長対応であり、第１
の波長λ１の光３と第３の波長λ３の光５に対しては単
なる透過素子として機能し、第２の波長λ２の光４に対
しては光偏向素子として機能する。

【００４４】本実施の形態においても、上記第１及び第
２の実施の形態と同様に、第１の波長λ１、グレーティ
ング部２ｃの階段形状のレベル数ｐ（ｐは４、５、６の
うちのいずれかのレベル）、グレーティング部２ｃの屈
折率ｎを用いて、グレーティング部２ｃの溝の深さＬ
を、実質的に、Ｌ＝２λ１（ｐ−１）／（ｎ−１）に設
定することにより、第１の波長λ１の光３の透過効率を
ほぼ最大に向上させることができる。例えば、５レベル
（ｐ＝５）、λ１＝０．４０５μｍ、ｎ＝１．５の場
合、グレーティング部２ｃの溝の深さＬの望ましい値は
６．４８μｍとなる。

【００４５】レベル数ｐが５のとき、第１の波長λ１の
光３の透過効率は、グレーティング部２ｃの周期Λが小
さくなると低下するが、グレーティング部２ｃの周期Λ
が第１の波長λ１の２０倍以上のとき、当該透過効率は
概ね６８〜９３％程度であった。また、第２の波長λ２
の光４の１次回折効率は、グレーティング部２ｃの周期
Λが第２の波長λ２の２０倍以上のとき、概ね６３〜７
３％程度となった。さらに、第３の波長λ３の光５の０
次回折効率は、グレーティング部２ｃの周期Λが第３の
波長λ３の２０倍以上のとき、概ね６８〜９３％程度と
なった。

【００４６】尚、レベル数ｐが４の場合に最も光の利用
効率が良いのは、上記第１の実施の形態の回折光学素子
８ａの場合と同様である。また、グレーティング部２ｃ
の屈折率ｎを２以上とすることにより、光利用効率（０
次回折効率や１次回折効率）が向上することも上記第２
の実施の形態の回折光学素子８ｂの場合と同様である。

【００４７】また、本実施の形態においては、第１の波
長λ１の光３、第２の波長λ２の光４及び第３の波長λ
３の光５が回折光学素子８ｃの裏面から入射するように
されているが、回折光学素子８ｃの表面から入射するよ
うにしてもよい。

【００４８】［第４の実施の形態］次に、本発明の第４
の実施の形態の回折光学素子について、図６を用いて、
上記第２の実施の形態の回折光学素子８ｂと異なる点を
中心に説明する。図６Ａは本発明の第４の実施の形態に
おける回折光学素子を示す平面図、図６Ｂは図６ＡのＤ
−Ｄ'断面図である。

【００４９】図６に示すように、本実施の形態の回折光
学素子８ｄは、基板１ｄと、基板１ｄ上に形成されたグ
レーティング部２ｄとを具備している。ここで、グレー
ティング部２ｄは、その断面が実質的に４レベル、５レ
ベル又は６レベルのうちのいずれかの階段形状（図６は
４レベルの場合を示している）である。そして、回折光
学素子８ｄは、その表面（グレーティング部２ｄが形成
された面）から０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満
たす第１の波長λ１の光３が入射した場合に、実質上０
次の回折光６を出射する。また、回折光学素子８ｄは、
その表面から０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす第
２の波長λ２の光４が入射した場合に、実質上１次の回
折光７を出射する。

【００５０】グレーティング部２ｄの周期を外周に行く
に従って小さくすることにより、第２の波長λ２の光４
に対しては、回折光学素子８ｄを凸型のレンズとして機
能させることができる。従って、本実施の形態の回折光
学素子８ｄは、第１の波長λ１の光３に対しては単なる
透過素子として機能し、第２の波長λ２の光４に対して
は凸型の回折型マイクロレンズとして機能する。

【００５１】尚、レベル数ｐが４の場合に最も光の利用
効率が良いのは、上記第１の実施の形態の回折光学素子
８ａの場合と同様である。また、グレーティング部２ｄ
の屈折率ｎを２以上とすることにより、光利用効率（０
次回折効率や１次回折効率）が向上することも上記第２
の実施の形態の回折光学素子８ｂの場合と同様である。

【００５２】また、本実施の形態においても、上記第３
の実施の形態と同様に、第１の波長λ１の光３と第２の
波長λ２の光４に加えて、０．７５μｍ≦λ３≦０．８
５μｍを満たす第３の波長λ３の光に対しては実質上０
次の回折光を出射するようにして、３波長対応にするこ
とも可能である。

【００５３】また、本実施の形態においては、第１の波
長λ１の光３及び第２の波長λ２の光４が回折光学素子
８ｄの表面から入射するようにされているが、回折光学
素子８ｄの裏面から入射するようにしてもよい。

【００５４】［第５の実施の形態］次に、本発明の第５
の実施の形態の回折光学素子について、図７を用いて、
上記第４の実施の形態の回折光学素子８ｄと異なる点を
中心に説明する。図７Ａは本発明の第５の実施の形態に
おける回折光学素子を示す平面図、図７Ｂは図７ＡのＥ
−Ｅ'断面図である。

【００５５】図７に示すように、本実施の形態の回折光
学素子８ｅは、基板１ｅと、基板１ｅ上に形成されたグ
レーティング部２ｅとを具備している。ここで、グレー
ティング部２ｅは、その断面が実質的に４レベル、５レ
ベル又は６レベルのうちのいずれかの階段形状（図７は
４レベルの場合を示している）である。そして、回折光
学素子８ｅは、その表面（グレーティング部２ｅが形成
された面）から０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満
たす第１の波長λ１の光３が入射した場合に、実質上０
次の回折光６を出射する。また、回折光学素子８ｅは、
その表面から０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす第
２の波長λ２の光４が入射した場合に、実質上１次の回
折光７を出射する。

【００５６】本実施の形態の回折光学素子８ｅにおいて
は、グレーティング部２ｅの溝の構造が、上記第４の実
施の形態の回折光学素子８ｄと逆向きになっている。従
って、本実施の形態の回折光学素子８ｅは、第１の波長
λ１の光３に対しては単なる透過素子として機能し、第
２の波長λ２の光４に対しては凹型の回折型マイクロレ
ンズとして機能する。

【００５７】尚、レベル数ｐが４の場合に最も光の利用
効率が良いのは、上記第１の実施の形態の回折光学素子
８ａの場合と同様である。また、グレーティング部２ｅ
の屈折率ｎを２以上とすることにより、光利用効率（０
次回折効率や１次回折効率）が向上することも上記第２
の実施の形態の回折光学素子８ｂの場合と同様である。

【００５８】また、本実施の形態においても、上記第３
の実施の形態と同様に、第１の波長λ１の光３と第２の
波長λ２の光４に加えて、０．７５μｍ≦λ３≦０．８
５μｍを満たす第３の波長λ３の光に対しては実質上０
次の回折光を出射するようにして、３波長対応にするこ
とも可能である。

【００５９】また、本実施の形態においては、第１の波
長λ１の光３及び第２の波長λ２の光４が回折光学素子
８ｅの表面から入射するようにされているが、回折光学
素子８ｅの裏面から入射するようにしてもよい。

【００６０】［第６の実施の形態］次に、本発明の第６
の実施の形態の光学ヘッドについて、図８を用いて説明
する。図８は本発明の第６の実施の形態における光学ヘ
ッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図である。

【００６１】本実施の形態の光学ヘッドは、０．３５μ
ｍ≦λ１≦０．４５μｍを満たす第１の波長λ１の光３
を出射する第１の光源９ａと、０．６μｍ≦λ２≦０．
７μｍを満たす第２の波長λ２の光４を出射する第２の
光源９ｂと、第１の透明保護層を有する第１の情報記録
媒体（光ディスク）１７ａもしくは上記第１の透明保護
層よりも厚い第２の透明保護層を有する第２の情報記録
媒体（光ディスク）１７ｂに、第１の波長λ１の光１３
（平行光）と第２の波長λ２の光１４（平行光）をそれ
ぞれ集光する対物レンズ１６と、第１及び第２の情報記
録媒体１７ａ、１７ｂからの光を検出する光検出器２０
ａ〜２０ｄと、第１の波長λ１の光１３（平行光）と第
２の波長λ２の光１４（平行光）の共通光路に配置され
た、上記第５の実施の形態の回折光学素子８ｅとを具備
している。

【００６２】回折光学素子８ｅは、その表面（グレーテ
ィング部２ｅが形成された面）から０．３５μｍ≦λ１
≦０．４５μｍを満たす第１の波長λ１の光１３（平行
光）が入射した場合には、実質上０次の回折光６を出射
する。そして、この０次の回折光６は、対物レンズ１６
によって第１の情報記録媒体１７ａに集光される。ま
た、回折光学素子８ｅは、その表面から０．６μｍ≦λ
２≦０．７μｍを満たす第２の波長λ２の光１４（平行
光）が入射した場合には、実質上１次の回折光７を出射
する。そして、この１次の回折光７は、対物レンズ１６
によって第２の情報記録媒体１７ｂに集光される。

【００６３】回折光学素子８ｅは、第２の波長λ２の光
１４（平行光）に対して対物レンズ１６が有する球面収
差と、対物レンズ１６からの第２の波長λ２の光１４
（平行光）に対応する出射光が第２の情報記録媒体１７
ｂの上記第２の透明保護層を透過する際に生じる球面収
差との和を補正するように設計されている。このような
設計により、第２の波長λ２の光１４（平行光）を第２
の情報記録媒体１７ｂに良好に集光させることができ
た。

【００６４】尚、図８に示すように、回折光学素子８ｅ
は、その基板１ｅが対物レンズ１６に面するように配置
されているが、グレーティング部２ｅが対物レンズ１６
に面するように配置してもよい。このことは、後述する
第７の実施の形態及び第９の実施の形態についても言え
ることである。

【００６５】さらに、回折光学素子８ｅは、対物レンズ
１６と情報記録媒体１７との間に配置してもよい。そし
て、この場合には、基板１ｅ上にグレーティング部２ｅ
を形成する代わりに、対物レンズ１６上に直接グレーテ
ィング部２ｅを設けてもよい。このように対物レンズ１
６上に直接グレーティング部２ｅを設けることにより、
構造の安定化を図ることができる。回折光学素子８ｅを
このような配置とした場合には、対物レンズ１６から出
射し回折光学素子８ｅに入射する光が第１の波長λ１の
光である場合には、回折光学素子８ｅは、実質上０次の
回折光６を出射する。また、対物レンズ１６から出射し
回折光学素子８ｅに入射する光が第２の波長λ２の光で
ある場合には、回折光学素子８ｅは、実質上１次の回折
光７を出射する。そして、回折光学素子８ｅから出射さ
れた０次の回折光６は第１の情報記録媒体１７ａに集光
され、回折光学素子８ｅから出射された１次の回折光７
は第２の情報記録媒体１７ｂに集光される。

【００６６】本実施の形態の光学ヘッドにおいては、光
源（９ａ、９ｂ）と光検出器とを集積したユニットが２
つ（１０ａと１０ｂ）用いられている。そして、ビーム
スプリッタ１８を用いて、第１の波長λ１の光３と第２
の波長λ２の光４の光軸が一致するようにされている。
光軸が一致した両波長の光３、４は、コリメータレンズ
１５によって平行光１３、１４となった後、回折光学素
子によって構成されたフォーカス／トラック誤差信号検
出素子１１（往路は０次回折光利用、復路は１次回折光
利用）を通過し、立ち上げミラー１２によって光軸が９
０°折り曲げられて回折光学素子８ｅに入射する。

【００６７】第１の波長λ１は、例えば、０．４０５μ
ｍであり、第２の波長λ２は、例えば、０．６５８μｍ
である。対物レンズ１６の開口数は、第１の波長λ１に
対しては、例えば、０．８５であり、第２の波長λ２に
対しては、例えば、０．６である。高密度光ディスクで
ある第１の情報記録媒体１７ａにおける第１の透明保護
層の厚みは、例えば、０．１ｍｍ（第１の情報記録媒体
１７ａのトータルの厚みは１．２ｍｍ）であり、ＤＶＤ
である第２の情報記録媒体１７ｂにおける第２の透明保
護層の厚みは、例えば、０．６ｍｍ（第２の情報記録媒
体１７ｂのトータルの厚みは１．２ｍｍ）である。

【００６８】本実施の形態の光学ヘッドにおいては、対
物レンズ１６から第１の情報記録媒体１７ａまでのワー
キングディスタンスＷＤ１よりも、対物レンズ１６から
第２の情報記録媒体１７ｂまでのワーキングディスタン
スＷＤ２の方が小さい。第２の波長λ２の光４に対し
て、回折光学素子８ｅは凹レンズとして機能し、第２の
波長λ２の光４は、凹レンズ（回折光学素子８ｅ）と対
物レンズ１６を順次透過して、第２の情報記録媒体１７
ｂに集光する。このため、ＷＤ１＞ＷＤ２とすることに
より、凹レンズのフォーカルパワーは少なくて済む（凹
レンズの開口数ＮＡは小）。従って、回折光学素子８ｅ
のグレーティング部２ｅの周期Λが大きくなるため、図
３と図４に示したように、光利用効率が大きくなり、回
折光学素子８ｅの作製も容易になる。

【００６９】［第７の実施の形態］次に、本発明の第７
の実施の形態の光学ヘッドについて、図９を用いて、上
記第６の実施の形態の光学ヘッドと異なる点を中心に説
明する。図９は本発明の第７の実施の形態における光学
ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図であ
る。

【００７０】図９に示すように、本実施の形態におい
て、対物レンズは、第１のレンズ１６ａと第２のレンズ
１６ｂとからなり（２枚構成）、例えば、開口数ＮＡが
０．８５の集光レンズを形成する。対物レンズの開口数
ＮＡが０．６５以上になると、上記第６の実施の形態の
ような１枚構成よりも、本実施の形態のように対物レン
ズを２枚以上のレンズで構成する方が、レンズ間の調整
は必要となるが、画角やチルト等の誤差に対して強くな
る。

【００７１】本実施の形態の光学ヘッドにおいては、対
物レンズ１６ｂから第１の情報記録媒体１７ａまでのワ
ーキングディスタンスＷＤ１よりも、対物レンズ１６ｂ
から第２の情報記録媒体１７ｂまでのワーキングディス
タンスＷＤ２の方が大きい。対物レンズを２枚構成にす
ると、ＷＤ１が、例えば、０．１５ｍｍと小さくなりが
ちであるが、ＤＶＤである第２の情報記録媒体１７ｂに
対して、例えば、ＷＤ２を０．３ｍｍにすることによ
り、反りのあるＤＶＤの対物レンズ１６ｂとの衝突を低
減することができる。

【００７２】［第８の実施の形態］次に、本発明の第８
の実施の形態の光学ヘッドについて、図１０を用いて、
上記第７の実施の形態の光学ヘッドと異なる点を中心に
説明する。図１０は本発明の第８の実施の形態における
光学ヘッドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図で
ある。

【００７３】本実施の形態の光学ヘッドは、０．３５μ
ｍ≦λ１≦０．４５μｍを満たす第１の波長λ１の光３
を出射する第１の光源９ａと、０．６μｍ≦λ２≦０．
７μｍを満たす第２の波長λ２の光４を出射する第２の
光源９ｂと、第１の透明保護層を有する第１の情報記録
媒体１７ａもしくは上記第１の透明保護層よりも厚い第
２の透明保護層を有する第２の情報記録媒体１７ｂに、
第１の波長λ１の光１３（平行光）と第２の波長λ２の
光１４（平行光）をそれぞれ集光する、第１のレンズ１
６ａと第２のレンズ１６ｂとからな対物レンズと、第１
及び第２の情報記録媒体１７ａ、１７ｂからの光を検出
する光検出器（図示せず）と、第１のレンズ１６ａと第
２のレンズ１６ｂとの間の光路中に配置された、上記第
５の実施の形態に記載されたような形状の回折光学素子
８ｆのグレーティング部２ｆとを具備している。

【００７４】第１のレンズ１６ａから出射された第１の
波長λ１の光１３が回折光学素子８ｆに入射すると、回
折光学素子８ｆは、実質上０次の回折光６を出射する。
そして、回折光学素子８ｆから出射された０次の回折光
６は、第２のレンズ１６ｂによって第１の情報記録媒体
１７ａに集光される。また、第１のレンズ１６ａから出
射された第２の波長λ２の光１４が回折光学素子８ｆに
入射すると、回折光学素子８ｆは、実質上１次の回折光
７を出射する。そして、回折光学素子８ｆから出射され
た１次の回折光７は、第２のレンズ１６ｂによって第２
の情報記録媒体１７ｂに集光される。

【００７５】尚、本実施の形態においては、第１の波長
λ１の光１３及び第２の波長λ２の光１４が回折光学素
子８ｆの裏面から入射するようにされているが、回折光
学素子８ｆの表面から入射するようにしてもよい。

【００７６】また、本実施の形態においては、回折光学
素子８ｆのグレーティング部２ｆが、第１のレンズ１６
ａと第２のレンズ１６ｂのうち光源９に近い方の第１の
レンズ１６ａの上に形成され、基板は省かれている。こ
のような構成とすることにより、部品の数を減らすこと
ができ、構造も安定化する。尚、回折光学素子８ｆのグ
レーティング部２ｆは、第１のレンズ１６ａの、立ち上
げミラー１２に面する側の曲率の大きい面上に形成して
もよいし、第２のレンズ１６ｂの、情報記録媒体１７に
面する側の面上や、又は第２のレンズ１６ｂの、第１の
レンズ１６ａに面する側の曲率の大きい面上に形成して
もよい。

【００７７】［第９の実施の形態］次に、本発明の第９
の実施の形態の光学ヘッドについて、図１１を用いて、
上記第６の実施の形態と異なる点を中心に説明する。図
１１は本発明の第９の実施の形態における光学ヘッドの
基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図である。

【００７８】本実施の形態の光学ヘッドは、０．３５μ
ｍ≦λ１≦０．４５μｍを満たす第１の波長λ１の光３
を出射する第１の光源９ａと、０．６μｍ≦λ２≦０．
７μｍを満たす第２の波長λ２の光４を出射する第２の
光源９ｂと、第１の情報記録媒体１７ａもしくは第２の
情報記録媒体１７ｂに、第１の波長λ１の光１３（平行
光）と第２の波長λ２の光１４（平行光）をそれぞれ集
光する対物レンズ１６と、第１及び第２の情報記録媒体
１７ａ、１７ｂからの光を検出する光検出器（図示せ
ず）と、光源９と対物レンズ１６との間の両波長の光の
共通光路に配置された、上記第１の実施の形態の回折光
学素子８ａとを具備している。

【００７９】回折光学素子８ａは、その表面（グレーテ
ィング部２ａが形成された面）から第１の波長λ１の光
３が入射した場合には、実質上０次の回折光１３を出射
する。そして、この０次の回折光１３は、対物レンズ１
６によって第１の情報記録媒体１７ａに集光される。ま
た、回折光学素子８ａは、その表面から第２の波長λ２
の光４が入射した場合には、実質上１次の回折光１４を
出射する。そして、この１次の回折光１４は、第１の波
長λ１の光１３と実質的に光軸を同じにされた後、対物
レンズ１６によって第２の情報記録媒体１７ｂに集光さ
れる。

【００８０】本実施の形態の光学ヘッドにおいては、第
１の光源９ａと第２の光源９ｂが光源・光検出器ユニッ
ト１０に内蔵され、回折光学素子８ａを用いて、第１の
波長λ１の光３と第２の波長λ２の光４の光軸を一致さ
せるようにされている。このような構成とすることによ
り、部品の数を減らすことができ、構造も安定化する。

【００８１】また、本実施の形態の光学ヘッドにおいて
は、さらに回折光学素子８ｅが対物レンズ１６と立ち上
げミラー１２との間に配置されているが、この回折光学
素子８ｅは必ずしも必須ではなく、別の手段であっても
よい。

【００８２】以上、第１〜第９の実施の形態において、
回折光学素子及び光学ヘッドについて説明したが、本発
明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、そ
れぞれの実施の形態の回折光学素子や光学ヘッドの構成
を組み合わせた回折光学素子や光学ヘッドも本発明に含
まれ、同様の効果を奏することができる。

【００８３】尚、上記実施の形態で用いた対物レンズと
コリメータレンズは、便宜上名付けたものであり、一般
にいうレンズと同じである。

【００８４】また、上記第６〜第９の実施の形態におい
ては、光ディスクを例に挙げて説明したが、同様の情報
記録再生装置で厚みや記録密度など複数の仕様の異なる
媒体を再生することができるように設計されたカード
状、ドラム状、テープ状の製品に応用することも本発明
の範囲に含まれる。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
０．３５μｍ〜０．４５μｍの波長の光が入射した場合
に実質的に０次の回折光を出射し、０．６μｍ〜０．７
μｍの波長の光が入射した場合に実質的に１次の回折光
を出射する回折光学素子と、それを用いた高密度光ディ
スクとＤＶＤの互換の光学ヘッドを実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１Ａは本発明の第１の実施の形態における回
折光学素子を示す平面図、図１Ｂは図１ＡのＡ−Ａ'断
面図である。

【図２】図２Ａは本発明の第２の実施の形態における回
折光学素子を示す平面図、図２Ｂは図２ＡのＢ−Ｂ'断
面図

【図３】本発明の第２の実施の形態の回折光学素子（４
レベルの場合）における、第１の波長λ１の光に対する
規格化周期Λ／λ１と０次回折効率との関係を示すグラ
フ

【図４】本発明の第２の実施の形態の回折光学素子（４
レベルの場合）における、第２の波長λ２の光に対する
規格化周期Λ／λ２と１次回折効率との関係を示すグラ
フ

【図５】図５Ａは本発明の第３の実施の形態における回
折光学素子を示す平面図、図５Ｂは図５ＡのＣ−Ｃ'断
面図

【図６】図６Ａは本発明の第４の実施の形態における回
折光学素子を示す平面図、図６Ｂは図６ＡのＤ−Ｄ'断
面図

【図７】図７Ａは本発明の第５の実施の形態における回
折光学素子を示す平面図、図７Ｂは図７ＡのＥ−Ｅ'断
面図

【図８】本発明の第６の実施の形態における光学ヘッド
の基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図

【図９】本発明の第７の実施の形態における光学ヘッド
の基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図

【図１０】本発明の第８の実施の形態における光学ヘッ
ドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図

【図１１】本発明の第９の実施の形態における光学ヘッ
ドの基本構成と光の伝搬の様子を示す側面図

【符号の説明】

１ａ〜１ｅ 基板 ２ａ〜２ｆ グレーティング部 ３ 第１の波長λ１の光 ４ 第２の波長λ２の光 ５ 第３の波長λ３の光 ６ 第１の波長λ１の光の０次回折光 ７ 第２の波長λ２の光の１次回折光 ８ａ〜８ｆ 回折光学素子 ９ａ、９ｂ 光源 １０ 光源・光検出器ユニット １１ フォーカス／トラック誤差信号検出素子 １２ 立ち上げミラー １３ 第１の波長λ１の光（平行光） １４ 第２の波長λ２の光（平行光） １５ コリメータレンズ １６、１６ａ、１６ｂ 対物レンズ １７ａ、１７ｂ 情報記録媒体 １８ ビームスプリッタ １９ 第３の波長λ３の光の０次回折光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西野 清治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H049 AA03 AA04 AA33 AA37 AA44 AA50 AA53 AA57 2H087 KA13 LA01 PA01 PA02 PA17 PB01 PB02 RA46 5D119 AA05 AA41 AA43 BA01 BA02 BA03 BA04 EA02 EA03 EC01 EC45 EC47 FA05 FA08 FA28 JA02 JA09 JA24 JA26 JA27 JA44 JA57 JB02 JB03 KA04

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、前記基板上に形成されたグレー
   ティング部とを備えた回折光学素子であって、 前記グレーティング部の断面は、実質的に４レベル、５
   レベル又は６レベルのうちのいずれかの階段形状であ
   り、 ０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満たす第１の波長
   λ１の光が入射した場合に実質上０次の回折光を出射
   し、０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす第２の波長
   λ２の光が入射した場合に実質上１次の回折光を出射す
   ることを特徴とする回折光学素子。
2. 【請求項２】 ０．７５μｍ≦λ３≦０．８５μｍを満
   たす第３の波長λ３の光が入射した場合には実質上０次
   の回折光を出射する請求項１に記載の回折光学素子。
3. 【請求項３】 グレーティング部の階段形状のレベル数
   をｐ（ｐは４、５、６のうちのいずれかのレベル）、前
   記グレーティング部の屈折率をｎとしたとき、前記グレ
   ーティング部の溝の深さが、実質的に２λ１（ｐ−１）
   ／（ｎ−１）で表記される請求項１に記載の回折光学素
   子。
4. 【請求項４】 グレーティング部の屈折率が２以上であ
   る請求項１に記載の回折光学素子。
5. 【請求項５】 グレーティング部の材料が、酸化タンタ
   ル、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、酸化チタ
   ン、酸化ニオブ及びガリウムリンからなる群から選ばれ
   る１つあるいはそれを主成分とするものである請求項４
   に記載の回折光学素子。
6. 【請求項６】 グレーティング部の材料が、酸化タンタ
   ル、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、酸化チタ
   ン、酸化ニオブ及びガリウムリンからなる群から選ばれ
   る１つを主成分とするものであり、副成分として、チタ
   ン、ニオブ、タンタル及びリチウムからなる群から選ば
   れる少なくとも１つを含む請求項４に記載の回折光学素
   子。
7. 【請求項７】 グレーティング部の階段形状のレベル数
   をｐ（ｐは４、５、６のうちのいずれかのレベル）、前
   記グレーティング部の屈折率をｎとしたとき、前記グレ
   ーティング部は、２λ１（ｐ−１）／（ｎ−１）よりも
   厚くなるように基板上に薄膜を堆積し、前記薄膜を加工
   して形成したものであり、前記グレーティング部の溝の
   深さが、実質的に２λ１（ｐ−１）／（ｎ−１）で表記
   される請求項１に記載の回折光学素子。
8. 【請求項８】 ０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満
   たす第１の波長λ１の光を出射する第１の光源と、０．
   ６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす第２の波長λ２の光
   を出射する第２の光源と、第１の透明保護層を有する第
   １の情報記録媒体もしくは前記第１の透明保護層よりも
   厚い第２の透明保護層を有する第２の情報記録媒体に、
   前記第１の波長λ１の光と前記第２の波長λ２の光をそ
   れぞれ集光する対物レンズと、前記第１及び第２の情報
   記録媒体からの光を検出する光検出器と、前記光源と前
   記対物レンズとの間の前記両波長の光の共通光路中に配
   置された請求項１に記載の回折光学素子とを具備する光
   学ヘッドであって、 前記第１の波長λ１の光が前記回折光学素子に入射した
   場合には、前記回折光学素子は実質上０次の回折光を出
   射し、当該０次の回折光は前記対物レンズによって前記
   第１の情報記録媒体に集光され、 前記第２の波長λ２の光が前記回折光学素子に入射した
   場合には、前記回折光学素子は実質上１次の回折光を出
   射し、当該１次の回折光は前記対物レンズによって前記
   第２の情報記録媒体に集光されることを特徴とする光学
   ヘッド。
9. 【請求項９】 ０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを満
   たす第１の波長λ１の光を出射する第１の光源と、０．
   ６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす第２の波長λ２の光
   を出射する第２の光源と、第１の透明保護層を有する第
   １の情報記録媒体もしくは前記第１の透明保護層よりも
   厚い第２の透明保護層を有する第２の情報記録媒体に、
   前記第１の波長λ１の光と前記第２の波長λ２の光をそ
   れぞれ集光する対物レンズと、前記第１及び第２の情報
   記録媒体からの光を検出する光検出器と、前記対物レン
   ズと前記情報記録媒体との間の前記両波長の光の共通光
   路中に配置された請求項１に記載の回折光学素子とを具
   備する光学ヘッドであって、 前記対物レンズから出射された前記第１の波長λ１の光
   が前記回折光学素子に入射した場合には、前記回折光学
   素子は実質上０次の回折光を出射し、当該０次の回折光
   は前記第１の情報記録媒体に集光され、 前記対物レンズから出射された前記第２の波長λ２の光
   が前記回折光学素子に入射した場合には、前記回折光学
   素子は実質上１次の回折光を出射し、当該１次の回折光
   は前記第２の情報記録媒体に集光されることを特徴とす
   る光学ヘッド。
10. 【請求項１０】 ０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを
    満たす第１の波長λ１の光を出射する第１の光源と、
    ０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす第２の波長λ２
    の光を出射する第２の光源と、第１の透明保護層を有す
    る第１の情報記録媒体もしくは前記第１の透明保護層よ
    りも厚い第２の透明保護層を有する第２の情報記録媒体
    に、前記第１の波長λ１の光と前記第２の波長λ２の光
    をそれぞれ集光する第１及び第２のレンズからなる対物
    レンズと、前記第１及び第２の情報記録媒体からの光を
    検出する光検出器と、前記第１のレンズと前記第２のレ
    ンズとの間の光路中に配置された請求項１に記載の回折
    光学素子とを具備する光学ヘッドであって、 前記第１のレンズから出射された前記第１の波長λ１の
    光が前記回折光学素子に入射した場合には、前記回折光
    学素子は実質上０次の回折光を出射し、当該０次の回折
    光は前記第２のレンズによって前記第１の情報記録媒体
    に集光され、 前記第１のレンズから出射された前記第２の波長λ２の
    光が前記回折光学素子に入射した場合には、前記回折光
    学素子は実質上１次の回折光を出射し、当該１次の回折
    光は前記第２のレンズによって前記第２の情報記録媒体
    に集光されることを特徴とする光学ヘッド。
11. 【請求項１１】 前記回折光学素子は、第２の波長λ２
    の光に対して前記対物レンズが有する球面収差と、前記
    対物レンズからの前記第２の波長λ２の光に対応する出
    射光が前記第２の情報記録媒体の前記第２の透明保護層
    を透過する際に生じる球面収差との和を補正する請求項
    ８〜１０のいずれかに記載の光学ヘッド。
12. 【請求項１２】 前記対物レンズから前記第１の情報記
    録媒体までのワーキングディスタンスよりも、前記対物
    レンズから前記第２の情報記録媒体までのワーキングデ
    ィスタンスの方が小さい請求項８〜１０のいずれかに記
    載の光学ヘッド。
13. 【請求項１３】 前記対物レンズから前記第１の情報記
    録媒体までのワーキングディスタンスよりも、前記対物
    レンズから前記第２の情報記録媒体までのワーキングデ
    ィスタンスの方が大きい請求項８〜１０のいずれかに記
    載の光学ヘッド。
14. 【請求項１４】 ０．３５μｍ≦λ１≦０．４５μｍを
    満たす第１の波長λ１の光を出射する第１の光源と、
    ０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす第２の波長λ２
    の光を出射する第２の光源と、第１の情報記録媒体もし
    くは第２の情報記録媒体に、前記第１の波長λ１の光と
    前記第２の波長λ２の光をそれぞれ集光する対物レンズ
    と、前記第１及び第２の情報記録媒体からの光を検出す
    る光検出器と、前記光源と前記対物レンズとの間の前記
    両波長の光の共通光路中に配置された請求項１に記載の
    回折光学素子とを具備する光学ヘッドであって、 前記第１の波長λ１の光が前記回折光学素子に入射した
    場合には、前記回折光学素子は実質上０次の回折光を出
    射し、当該０次の回折光は前記対物レンズによって前記
    第１の情報記録媒体に集光され、 前記第２の波長λ２の光が前記回折光学素子に入射した
    場合には、前記回折光学素子は実質上１次の回折光を出
    射し、当該１次の回折光は、前記第１の波長λ１の光と
    実質的に光軸を同じにされた後、前記対物レンズによっ
    て前記第２の情報記録媒体に集光されることを特徴とす
    る光学ヘッド。