JP2007293955A - Diffraction element, objective lens unit, optical pickup, and optical disk device - Google Patents

Diffraction element, objective lens unit, optical pickup, and optical disk device Download PDF

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隆俊 山田
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聡 川北
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Takashi Sugano
丘 菅野
Motoo Aiba
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a diffraction element 20 capable of showing satisfactory characteristics. <P>SOLUTION: A cover layer 20D of the diffraction element 20 is constituted of a cover lower layer 20Du made of a second UV cured resin 100B and joined to a diffraction pattern PTc for a CD and a cover upper layer 20Do made of a third UV cured resin 100C and joined to the cover lower layer 20Du. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は回折素子に関し、例えば複数波長に対応した回折素子に適用して好適なものである。   The present invention relates to a diffractive element, and is suitably applied to a diffractive element corresponding to a plurality of wavelengths, for example.

従来、光ディスク装置の光ピックアップにおいて、光ビームの収差を補正するなどの目的で回折素子が用いられている。回折素子は、透明な板状の素子基板の表面に微細な溝状の回折格子を形成し、当該回折格子の山及び谷を通過する際の光路差によって光ビームを回折させるものである(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, in an optical pickup of an optical disc apparatus, a diffraction element is used for the purpose of correcting an aberration of a light beam. A diffraction element forms a fine groove-shaped diffraction grating on the surface of a transparent plate-shaped element substrate, and diffracts a light beam by an optical path difference when passing through the peaks and valleys of the diffraction grating (for example, , See Patent Document 1).

ここで回折素子は、回折格子を形成する回折パターンの溝の深さ及び光ビームの波長に応じて回折効率が変化するとともに、回折パターンの周期(あるいは溝の幅)に応じて回折角度が変化する。
特開2005−339762公報
Here, the diffraction efficiency of the diffractive element changes according to the depth of the groove of the diffraction pattern forming the diffraction grating and the wavelength of the light beam, and the diffraction angle changes according to the period of the diffraction pattern (or the width of the groove). To do.
JP 2005-339762 A

回折素子の製造方法としては、金型内に光学樹脂を充填して成型品を作製する射出成型が広く用いられている。しかしながら、溝が深くて狭い回折パターンを有する回折素子を射出成型で製造する場合、離型抵抗が大きいために成型品に歪みが生じ、製造された回折素子は収差を発生してしまう。   As a method for manufacturing a diffraction element, injection molding in which a mold is filled with an optical resin to produce a molded product is widely used. However, when a diffractive element having a deep groove and a narrow diffraction pattern is manufactured by injection molding, the molded product is distorted due to a large mold release resistance, and the manufactured diffractive element generates aberration.

そこで、ベースとなる回折パターンを有する成型品を射出成型によって形成すると共に、この回折パターン上に塗布された紫外線硬化型樹脂に平板金型を押圧させて硬化する、いわゆるUVレプリカ法により、この回折パターンを当該紫外線硬化型樹脂で覆って光学平面を形成し、所望の回折性能を発揮するようになされたものがある。   Therefore, a molded product having a diffraction pattern as a base is formed by injection molding, and this diffraction is performed by a so-called UV replica method in which a flat plate mold is pressed against an ultraviolet curable resin applied on the diffraction pattern and cured. Some patterns are covered with the ultraviolet curable resin so as to form an optical plane to exhibit a desired diffraction performance.

しかしながら、この成型品が微細な構造の回折パターンを有している場合、紫外線硬化型樹脂として高粘度の樹脂を使用すると、この微細な構造の内部まで樹脂が充填されなくなったり、構造の内部に充填された樹脂が、流動できないことから密度の上昇を伴うことなく硬化し、硬化後の樹脂の屈折率が設計値から変化することになる。   However, when this molded product has a diffraction pattern with a fine structure, if a high-viscosity resin is used as the ultraviolet curable resin, the resin cannot be filled into the fine structure, or the structure can be Since the filled resin cannot flow, it cures without increasing the density, and the refractive index of the cured resin changes from the design value.

一方で低粘度の樹脂を使用すると、塗布された樹脂が外部に流れ出してしまうため、回折パターンの凹凸を充填すると共にこの凹凸の影響を小さくするために必要な量の樹脂を塗布できず、光学平面を平坦に形成することができない。   On the other hand, if a low-viscosity resin is used, the applied resin will flow out to the outside. Therefore, it is not possible to apply the necessary amount of resin to fill the unevenness of the diffraction pattern and reduce the effect of this unevenness. The plane cannot be formed flat.

このことから、微細な構造の回折パターンを有している成型品に対して紫外線硬化型樹脂で覆って光学平面を形成した場合、回折特性が低下してしまうという問題があった。   For this reason, when an optical plane is formed by covering a molded product having a diffraction pattern with a fine structure with an ultraviolet curable resin, there is a problem that the diffraction characteristics deteriorate.

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、良好な特性を呈し得る回折素子、対物レンズユニット、光ピックアップ及び光ディスク装置を提案しようとするものである。   The present invention has been made in consideration of the above points, and intends to propose a diffraction element, an objective lens unit, an optical pickup, and an optical disc apparatus that can exhibit good characteristics.

かかる課題を解決するため本発明においては、入射される光ビームを当該光ビームの波長に応じて回折する回折素子であって、回折パターンが形成されたベース部と、ベース部を覆うカバー部とを設け、カバー部は、回折パターンに接合された第1の材料でなる第1層と、第1の材料とは異なる第2の材料でなり、第1層に接合された第2層とを有するようにした。   In order to solve this problem, in the present invention, a diffractive element that diffracts an incident light beam according to the wavelength of the light beam, a base part on which a diffraction pattern is formed, and a cover part that covers the base part, The cover portion includes a first layer made of a first material bonded to the diffraction pattern and a second layer made of a second material different from the first material and bonded to the first layer. To have.

また、回折パターンは、幅が10[μm]以下の微細な溝形状を有し、第1の材料は、固化する前に回折パターン内における流動性を有し、第2の材料は、固化する前に第1の材料より高粘度でなるようにした。   The diffraction pattern has a fine groove shape with a width of 10 μm or less, the first material has fluidity in the diffraction pattern before solidification, and the second material solidifies. Previously, the viscosity was higher than that of the first material.

これにより、回折パターン内に第1の材料を確実に充填して第1の層及びベース部間に隙間を形成させないと共に、固化する際に密度を変化させて第1層の屈折率を設計値通りにすることができ、さらに十分な量の第2の材料を用いて第2の層の表面を平坦に形成することができる。   As a result, the first material is surely filled in the diffraction pattern so that no gap is formed between the first layer and the base portion, and the refractive index of the first layer is changed to the design value by changing the density when solidifying. The surface of the second layer can be formed flat using a sufficient amount of the second material.

また、上記第2の材料の屈折率を上記第1の材料の屈折率より高くしたことにより、第1の層に形成される凹凸によって生じる収差を、第2の層と空気との界面で相殺することができ、一段と収差を小さくすることができる。   Further, since the refractive index of the second material is higher than the refractive index of the first material, the aberration caused by the unevenness formed in the first layer is canceled at the interface between the second layer and air. Thus, the aberration can be further reduced.

本発明によれば、カバー層を2層に形成するようにしたため、回折パターン内をしっかり充填して第1の層及びベース部間に隙間を形成させないと共に、固化する際に密度を変化させて第1層の屈折率を設計値通りにすることができ、かくして良好な特性を呈する回折素子、対物レンズユニット、光ピックアップ及び光ディスク装置を実現できる。   According to the present invention, since the cover layer is formed in two layers, the inside of the diffraction pattern is firmly filled so that no gap is formed between the first layer and the base portion, and the density is changed when solidifying. The refractive index of the first layer can be made as designed, and thus a diffractive element, an objective lens unit, an optical pickup, and an optical disk device exhibiting good characteristics can be realized.

以下、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(1)光ディスク装置の構成
(1−1)光ディスク装置の全体構成
図1において、1は本発明による回折素子を用いた光ディスク装置を示し、CD(Compact Disc)方式、DVD(Digital Versatile Disc)方式又はBD(Blu-ray Disc、登録商標)方式といった3方式のいずれかでなる光ディスク100を再生し得るようになされている。
(1) Configuration of Optical Disc Device (1-1) Overall Configuration of Optical Disc Device In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an optical disc device using a diffractive element according to the present invention, which is a CD (Compact Disc) system or a DVD (Digital Versatile Disc) system. Alternatively, the optical disc 100 can be played back by any one of three methods such as a BD (Blu-ray Disc, registered trademark) method.

この光ディスク装置1は、制御部2によって全体を統括制御するようになされており、光ディスク100が装填された状態で、図示しない外部機器からの再生指示等を受け付けると、当該制御部2から駆動部3及び信号処理部4を制御することにより当該光ディスク100に記録された情報を読み出すようになされている。   The optical disc device 1 is configured to be controlled in an integrated manner by the control unit 2. When a reproduction instruction or the like from an external device (not shown) is received in a state where the optical disc 100 is loaded, a drive unit is received from the control unit 2. 3 and the signal processing unit 4 are controlled to read information recorded on the optical disc 100.

実際上、駆動部3は、制御部2の制御に基づき、スピンドルモータ5により光ディスク100を所望の回転速度で回転させ、スレッドモータ6により光ピックアップ7を光ディスク100の径方向であるトラッキング方向へ大きく移動させ、さらに2軸アクチュエータ8により対物レンズユニット9を光ディスク100に対して近接又は離隔させる方向であるフォーカス方向及びトラッキング方向の2方向へそれぞれ細かく移動させる。   In practice, the drive unit 3 rotates the optical disc 100 at a desired rotational speed by the spindle motor 5 based on the control of the control unit 2, and the sled motor 6 increases the optical pickup 7 in the tracking direction which is the radial direction of the optical disc 100. Further, the biaxial actuator 8 finely moves the objective lens unit 9 in two directions, ie, a focus direction and a tracking direction, which are directions in which the objective lens unit 9 approaches or separates from the optical disc 100.

これと並行して信号処理部4は、光ピックアップ7により対物レンズユニット9から所定の光ビームを光ディスク100の所望トラックに対して照射させ、その反射光の検出結果を基に再生信号を生成し、制御部2を介してこの再生信号を図示しない外部機器へ送出させる。   In parallel with this, the signal processing unit 4 irradiates the desired track of the optical disc 100 with a predetermined light beam from the objective lens unit 9 by the optical pickup 7, and generates a reproduction signal based on the detection result of the reflected light. The reproduction signal is sent to an external device (not shown) via the control unit 2.

光ピックアップ7は、いわゆる3波長対応型となっており、対物レンズユニット9から、CD方式でなる光ディスク100(以下、これをCD方式ディスク100cと呼ぶ)に対して波長約780[nm]の光ビームを照射し、またDVD方式でなる光ディスク100(以下、これをDVD方式ディスク100dと呼ぶ)に対して波長約650[nm]の光ビームを照射し、さらにBD方式でなる光ディスク100(以下、これをBD方式ディスク100bと呼ぶ)に対して波長約405[nm]の光ビームを照射するようになされている。   The optical pickup 7 is a so-called three-wavelength compatible type, and light having a wavelength of about 780 [nm] from the objective lens unit 9 to the optical disk 100 of the CD system (hereinafter referred to as the CD system disk 100c). The optical disc 100 is irradiated with a beam, and an optical beam 100 having a wavelength of about 650 [nm] is irradiated onto an optical disc 100 made of DVD (hereinafter referred to as a DVD disc 100d). This is called a BD type disc 100b) and is irradiated with a light beam having a wavelength of about 405 [nm].

このように光ディスク装置1は、CD方式、DVD方式、又はBD方式でなる光ディスク100に対してそれぞれの方式に適した光ビームを照射することにより、当該光ディスク100を再生し得るようになされている。   As described above, the optical disc apparatus 1 can reproduce the optical disc 100 by irradiating the optical disc 100 of the CD format, DVD format, or BD format with a light beam suitable for each format. .

(1−2)光ピックアップの構成
図2に示すように、光ピックアップ7は、光ビームの光源として、CD方式用の波長約780[nm]でなる光ビーム(以下、これをCD用光ビームLcと呼ぶ)及びDVD方式用の波長約650[nm]でなる光ビーム(以下、これをDVD用光ビームLdと呼ぶ)を出射し得るレーザダイオード11と、BD方式用の波長約405[nm]でなる光ビーム(以下、これをBD用光ビームLbと呼ぶ)を出射し得るレーザダイオード12とを有している。
(1-2) Configuration of Optical Pickup As shown in FIG. 2, the optical pickup 7 uses a light beam having a wavelength of about 780 [nm] for a CD system as a light beam light source (hereinafter referred to as a CD light beam). Lc) and a laser diode 11 capable of emitting a light beam having a wavelength of about 650 [nm] for DVD system (hereinafter referred to as a DVD light beam Ld), and a wavelength of about 405 [nm] for the BD system. ] And a laser diode 12 that can emit a light beam (hereinafter referred to as a BD light beam Lb).

カップリングレンズ13は、レーザダイオード11から出射された光ビームの光学倍率を変換するようになされている。   The coupling lens 13 converts the optical magnification of the light beam emitted from the laser diode 11.

ビームスプリッタ14は、反射透過面14Aにおいて、光ビームをその波長に応じて反射又は透過させるようになされており、当該反射透過面14Aにおいて、波長約780[nm]でなるCD用光ビームLc及び波長約650[nm]でなるDVD用光ビームLdを反射させ、また波長約405[nm]でなるBD用光ビームLbを透過させるようになされている。   The beam splitter 14 reflects or transmits the light beam according to the wavelength at the reflection / transmission surface 14A. The light beam for CD Lc having a wavelength of about 780 [nm] is reflected on the reflection / transmission surface 14A. The DVD light beam Ld having a wavelength of about 650 [nm] is reflected, and the BD light beam Lb having a wavelength of about 405 [nm] is transmitted.

偏光ビームスプリッタ15は、偏光面15Aにおいて、光ビームをその偏光方向により反射又は透過させるようになされており、ビームスプリッタ14側から入射された光ビームを透過させ、また偏光方向が調整された上でコリメータレンズ16側から入射された光ビームを反射させるようになされている。   The polarization beam splitter 15 reflects or transmits the light beam according to the polarization direction on the polarization plane 15A, transmits the light beam incident from the beam splitter 14 side, and adjusts the polarization direction. Thus, the light beam incident from the collimator lens 16 side is reflected.

コリメータレンズ16は、偏光ビームスプリッタ15から入射され発散光でなる光ビームを平行光に変換し、また立ち上げミラー17から入射され平行光でなる光ビームを収束光に変換するようになされている。   The collimator lens 16 converts the light beam incident from the polarization beam splitter 15 and made of divergent light into parallel light, and converts the light beam made incident from the rising mirror 17 and made of parallel light into convergent light. .

立ち上げミラー17は、コリメータレンズ16から入射される水平方向の光ビームを反射して垂直方向、すなわち光ディスク100に対してほぼ垂直に入射させる方向に立ち上げ、また1/4波長板18からほぼ垂直に入射された光ビームを水平方向に反射するようになされている。   The rising mirror 17 reflects the horizontal light beam incident from the collimator lens 16 and raises it in the vertical direction, that is, the direction in which the light beam is incident substantially perpendicularly to the optical disc 100. A vertically incident light beam is reflected in the horizontal direction.

1/4波長板18は、光ビームにおける一部成分の位相を1/4波長分遅延させることにより、立ち上げミラー17から入射される光ビームを直線偏光から円偏光へ変換し、或いは対物レンズユニット9から入射される光ビームを円偏光から直線偏光に変換するようになされている。   The ¼ wavelength plate 18 converts the light beam incident from the rising mirror 17 from linearly polarized light to circularly polarized light by delaying the phase of a part of the component in the light beam by ¼ wavelength, or an objective lens. The light beam incident from the unit 9 is converted from circularly polarized light to linearly polarized light.

対物レンズユニット9は、図3に斜視図を示すように、略筒状でなる鏡筒部19(図3では一部切断面を示す)の下部に扁平な円盤状でなる回折素子20が取り付けられていると共に、当該鏡筒部19の上部から中央部にかけて、当該回折素子20とほぼ同様の大きさでなる扁平な円盤状部の下面に当該円盤よりも若干小径の紡錘形部が一体に形成されたような形状でなる対物レンズ21が取り付けられている。   As shown in the perspective view of FIG. 3, the objective lens unit 9 has a flat disk-like diffraction element 20 attached to the lower part of a substantially cylindrical lens barrel portion 19 (partially cut surface is shown in FIG. 3). In addition, a spindle-shaped portion having a slightly smaller diameter than that of the disk is integrally formed on the lower surface of a flat disk-shaped portion having the same size as that of the diffraction element 20 from the upper portion to the center portion of the lens barrel portion 19. The objective lens 21 having the shape as described above is attached.

対物レンズユニット9は、1/4波長板18から入射され平行光でなる光ビームを回折素子20及び対物レンズ21により収束光に変換し、これを光ディスク100の信号記録面に合焦させるようになされている。   The objective lens unit 9 converts the light beam incident from the quarter-wave plate 18 and made of parallel light into convergent light by the diffraction element 20 and the objective lens 21, and focuses it on the signal recording surface of the optical disc 100. Has been made.

また光ピックアップ7は、光ディスク100の信号記録面において反射され発散光となった光ビームを、対物レンズユニット9の対物レンズ21及び回折素子20により平行光に変換し、1/4波長板18により円偏光から直線偏光に変換し、立ち上げミラー17により水平方向、すなわち偏光ビームスプリッタ15が設けられている方向へ反射し、コリメータレンズ16により平行光から収束光に変換した後、偏光ビームスプリッタ15へ入射させる。   The optical pickup 7 converts the light beam reflected and diverged from the signal recording surface of the optical disc 100 into parallel light by the objective lens 21 and the diffraction element 20 of the objective lens unit 9, and is converted by the quarter wavelength plate 18. The circularly polarized light is converted into linearly polarized light, reflected by the rising mirror 17 in the horizontal direction, that is, in the direction in which the polarization beam splitter 15 is provided, and converted from parallel light to convergent light by the collimator lens 16, and then the polarization beam splitter 15. To enter.

この場合、偏光ビームスプリッタ15は、光ビームの偏光方向に応じて偏光面15Aにおいて当該光ビームを反射し、これをコンバージョンレンズ22へ入射させる。   In this case, the polarization beam splitter 15 reflects the light beam on the polarization plane 15A in accordance with the polarization direction of the light beam and makes it incident on the conversion lens 22.

コンバージョンレンズ22は、CD用光ビームLc及びDVD用光ビームLdとBD用光ビームLbとの光学倍率の変換を行うようになされている。また光軸合成素子23は、レーザダイオード11から出射されたCD用光ビームLc及びDVD用光ビームLdの光軸とレーザダイオード12から出射されたBD用光ビームLbの光軸とを一致させるようになされている。   The conversion lens 22 converts the optical magnification of the CD light beam Lc, the DVD light beam Ld, and the BD light beam Lb. The optical axis synthesizing element 23 matches the optical axes of the CD light beam Lc and DVD light beam Ld emitted from the laser diode 11 with the optical axis of the BD light beam Lb emitted from the laser diode 12. Has been made.

フォトディテクタ24は、その上面(すなわちコンバージョンレンズ22及び光軸合成素子23を通過した光ビームが照射される面)においてそれぞれ所定形状でなる複数の検出領域がそれぞれ所定の位置に形成されており、照射された光ビームの光量をそれぞれ検出して光電変換することにより複数の検出信号を生成し、これを信号処理部4(図1)へ供給するようになされている。   A plurality of detection regions each having a predetermined shape are formed at predetermined positions on the upper surface of the photodetector 24 (that is, the surface irradiated with the light beam that has passed through the conversion lens 22 and the optical axis combining element 23). A plurality of detection signals are generated by detecting and photoelectrically converting the respective light amounts of the light beams, and supplying the detection signals to the signal processing unit 4 (FIG. 1).

これに応じて信号処理部4は、フォトディテクタ24(図2)からの検出信号を用いた所定の演算処理等を行うことにより再生RF信号を生成し、当該再生RF信号を基に所定の復号化処理や復調処理等を経て再生信号を生成するようになされている。   In response to this, the signal processing unit 4 generates a reproduction RF signal by performing predetermined arithmetic processing using the detection signal from the photodetector 24 (FIG. 2), and performs predetermined decoding based on the reproduction RF signal. A reproduction signal is generated through processing, demodulation processing, and the like.

また信号処理部4(図1)は、フォトディテクタ24(図2)からの検出信号を用いた所定の演算処理等を行うことにより、トラッキングエラー信号やフォーカスエラー信号等といった駆動制御用の信号を生成し、これらを制御部2へ供給するようになされている。これに応じて制御部2は、駆動部3を介してトラッキング制御やフォーカス制御等を行い、光ディスク100に対する光ビームの照射状態を調整して再生信号を正常に生成し得るようになされている。   The signal processing unit 4 (FIG. 1) generates a drive control signal such as a tracking error signal and a focus error signal by performing predetermined arithmetic processing using the detection signal from the photodetector 24 (FIG. 2). These are supplied to the control unit 2. In response to this, the control unit 2 performs tracking control, focus control, and the like via the drive unit 3 and can adjust the irradiation state of the light beam to the optical disc 100 to normally generate a reproduction signal.

(1−2−1)CD方式ディスクの場合
実際上、制御部2(図1)は、所定のディスク種別判定手法により光ディスク100がCD方式ディスク100cであることを認識した場合、光ピックアップ7(図2)におけるレーザダイオード11の発光点11Aから発散光でなるCD用光ビームLcを発射させ、カップリングレンズ13を介してビームスプリッタ14へ入射させる。
(1-2-1) In the case of a CD-type disc In practice, when the control unit 2 (FIG. 1) recognizes that the optical disc 100 is a CD-type disc 100c by a predetermined disc type determination method, the optical pickup 7 ( A CD light beam Lc composed of divergent light is emitted from the light emitting point 11 A of the laser diode 11 in FIG. 2) and is incident on the beam splitter 14 via the coupling lens 13.

光ピックアップ7は、ビームスプリッタ14によりCD用光ビームLcを反射透過面14Aにおいて反射させ、偏光ビームスプリッタ15を透過させて、コリメータレンズ16により発散光から平行光に変換し、立ち上げミラー17により水平方向から垂直方向に立ち上げ、1/4波長板18により直線偏光から円偏光に変換した後、当該CD用光ビームLcを対物レンズユニット9へ入射させる。   The optical pickup 7 reflects the CD light beam Lc at the reflection / transmission surface 14 A by the beam splitter 14, transmits the polarization beam splitter 15, converts the divergent light into parallel light by the collimator lens 16, and After rising from the horizontal direction to the vertical direction and converted from linearly polarized light to circularly polarized light by the quarter wavelength plate 18, the CD light beam Lc is incident on the objective lens unit 9.

対物レンズユニット9は、1/4波長板18から入射されたCD用光ビームLcを回折素子20及び対物レンズ21により収束光に変換し、これをCD方式ディスク100cの信号記録面に合焦させる。   The objective lens unit 9 converts the CD light beam Lc incident from the quarter-wave plate 18 into convergent light by the diffraction element 20 and the objective lens 21, and focuses this on the signal recording surface of the CD disc 100c. .

また対物レンズユニット9は、CD方式ディスク100cの信号記録面において反射され発散光となったCD用光ビームLcを、対物レンズ21及び回折素子20により平行光に変換し、1/4波長板18へ入射させる。   The objective lens unit 9 converts the CD light beam Lc reflected on the signal recording surface of the CD disc 100c into divergent light into parallel light by the objective lens 21 and the diffractive element 20, and the quarter-wave plate 18 is converted. To enter.

その後光ピックアップ7は、1/4波長板18に入射されたCD用光ビームLcを円偏光から直線偏光に変換させ、立ち上げミラー18により水平方向へ反射し、コリメータレンズ16により平行光から収束光に変換させた後、偏光ビームスプリッタ15により偏光面15Aにおいて反射させ、コンバージョンレンズ22及び光軸合成素子23を順次通過させてフォトディテクタ24へ照射させる。   Thereafter, the optical pickup 7 converts the CD light beam Lc incident on the quarter-wave plate 18 from circularly polarized light to linearly polarized light, reflects it in the horizontal direction by the rising mirror 18, and converges from parallel light by the collimator lens 16. After being converted into light, the light is reflected on the polarization plane 15A by the polarization beam splitter 15, and sequentially passes through the conversion lens 22 and the optical axis synthesizing element 23 to irradiate the photodetector 24.

フォトディテクタ24は、照射されたCD用光ビームLcの光量を複数の検出領域によりそれぞれ検出して複数の検出信号を生成し、これを信号処理部4(図1)へ供給する。   The photodetector 24 detects the light amount of the irradiated CD light beam Lc by a plurality of detection regions, generates a plurality of detection signals, and supplies the detection signals to the signal processing unit 4 (FIG. 1).

これに応じて信号処理部4は、複数の検出信号を基に再生RF信号を生成した上で再生信号を生成し、またトラッキングエラー信号やフォーカスエラー信号等といった駆動制御用の信号を生成するようになされている。   In response to this, the signal processing unit 4 generates a reproduction RF signal based on a plurality of detection signals, generates a reproduction signal, and generates a drive control signal such as a tracking error signal and a focus error signal. Has been made.

(1−2−2)DVD方式ディスクの場合
制御部2(図1)は、所定のディスク種別判定手法により光ディスク100がDVD方式ディスク100dであることを認識した場合、光ピックアップ7(図2)におけるレーザダイオード11の発光点11Bから発散光でなるDVD用光ビームLdを発射させ、カップリングレンズ13を介してビームスプリッタ14へ入射させる。
(1-2-2) In the case of a DVD type disc When the controller 2 (FIG. 1) recognizes that the optical disc 100 is a DVD type disc 100d by a predetermined disc type determination method, the optical pickup 7 (FIG. 2) The DVD light beam Ld made of divergent light is emitted from the light emitting point 11B of the laser diode 11 and is incident on the beam splitter 14 via the coupling lens 13.

その後、光ピックアップ7は、CD方式ディスク100cの場合と同様、DVD用光ビームLdをカップリングレンズ13、ビームスプリッタ14、偏光ビームスプリッタ15、コリメータレンズ16、立ち上げミラー17及び1/4波長板18の順に通過又は反射させ、対物レンズユニット9において当該DVD用光ビームLdを回折素子20及び対物レンズ21により収束光に変換し、これをDVD方式ディスク100dの信号記録面に合焦させる。   Thereafter, as in the case of the CD system disc 100c, the optical pickup 7 converts the DVD light beam Ld into the coupling lens 13, the beam splitter 14, the polarization beam splitter 15, the collimator lens 16, the rising mirror 17 and the quarter wavelength plate. Then, the light beam Ld for DVD is converted into convergent light by the diffraction element 20 and the objective lens 21 in the objective lens unit 9, and is focused on the signal recording surface of the DVD type disc 100d.

また対物レンズユニット9は、CD方式ディスク100cの場合と同様、DVD方式ディスク100dの信号記録面において反射され発散光となったDVD用光ビームLdを、対物レンズ21、回折素子20により平行光に変換した後、1/4波長板18、立ち上げミラー17、コリメータレンズ16、偏光ビームスプリッタ15、コンバージョンレンズ22及び光軸合成素子23の順に通過又は反射させ、フォトディテクタ24へ照射させる。   Similarly to the case of the CD disc 100c, the objective lens unit 9 converts the DVD light beam Ld, which has been reflected and diverged from the signal recording surface of the DVD disc 100d, into parallel light by the objective lens 21 and the diffraction element 20. After the conversion, the ¼ wavelength plate 18, the rising mirror 17, the collimator lens 16, the polarization beam splitter 15, the conversion lens 22, and the optical axis synthesizing element 23 are passed or reflected in this order to irradiate the photodetector 24.

フォトディテクタ24は、CD方式ディスク100cの場合と同様、照射されたDVD用光ビームLdの光量を複数の検出領域によって検出することにより複数の検出信号を生成し、これらを信号処理部4(図1)へ供給する。   As in the case of the CD system disc 100c, the photodetector 24 generates a plurality of detection signals by detecting the amount of light of the irradiated DVD light beam Ld using a plurality of detection areas, and generates these detection signals from the signal processing unit 4 (FIG. 1). ).

これに応じて信号処理部4は、再生RF信号を生成した上で再生信号を生成し、またトラッキングエラー信号やフォーカスエラー信号等といった駆動制御用の信号を生成するようになされている。   In response to this, the signal processing unit 4 generates a reproduction RF signal, generates a reproduction signal, and generates a drive control signal such as a tracking error signal and a focus error signal.

(1−2−3)BD方式ディスクの場合
制御部2(図1)は、所定のディスク種別判定手法により光ディスク100がBD方式ディスク100bであることを認識した場合、光ピックアップ7(図2)におけるレーザダイオード12の発光点12Aから発散光でなるBD用光ビームLbを発射させ、ビームスプリッタ14へ入射させる。
(1-2-3) In the case of a BD disc When the control unit 2 (FIG. 1) recognizes that the optical disc 100 is a BD disc 100b by a predetermined disc type determination method, the optical pickup 7 (FIG. 2) A BD light beam Lb made of divergent light is emitted from the light emitting point 12 A of the laser diode 12 and is incident on the beam splitter 14.

この場合、ビームスプリッタ14は、BD用光ビームLbを反射透過面13Aにおいて透過させ、これを偏光ビームスプリッタ15へ入射させる。   In this case, the beam splitter 14 transmits the BD light beam Lb through the reflection / transmission surface 13 </ b> A and makes it incident on the polarization beam splitter 15.

その後光ピックアップ7は、CD方式ディスク100cの場合と同様、BD用光ビームLbを偏光ビームスプリッタ15、コリメータレンズ16、立ち上げミラー17及び1/4波長板18の順に通過又は反射させ、対物レンズユニット9において当該BD用光ビームLbを対物レンズ21により収束光に変換し、これをBD方式ディスク100bの信号記録面に合焦させる。   Thereafter, the optical pickup 7 passes or reflects the BD light beam Lb in the order of the polarizing beam splitter 15, the collimator lens 16, the rising mirror 17 and the quarter wavelength plate 18 in the same manner as in the case of the CD disc 100c, and the objective lens. In the unit 9, the BD light beam Lb is converted into convergent light by the objective lens 21, and this is focused on the signal recording surface of the BD disc 100b.

因みに対物レンズユニット9の回折素子20は、BD用光ビームLbを回折せずそのまま透過させるようになされている(詳しくは後述する)。   Incidentally, the diffractive element 20 of the objective lens unit 9 transmits the BD light beam Lb as it is without being diffracted (details will be described later).

また対物レンズユニット9は、CD方式ディスク100cの場合と同様、BD方式ディスク100bの信号記録面において反射され発散光となったBD用光ビームLbを、対物レンズ21により平行光に変換した後、1/4波長板18、立ち上げミラー17、コリメータレンズ16、偏光ビームスプリッタ15、コンバージョンレンズ22及び光軸合成素子23の順に通過又は反射させ、フォトディテクタ24へ照射させる。   Similarly to the case of the CD disc 100c, the objective lens unit 9 converts the BD light beam Lb, which is reflected from the signal recording surface of the BD disc 100b and becomes divergent light, into parallel light by the objective lens 21. The quarter-wave plate 18, the rising mirror 17, the collimator lens 16, the polarization beam splitter 15, the conversion lens 22, and the optical axis synthesizing element 23 are passed or reflected in this order, and are irradiated to the photodetector 24.

フォトディテクタ24は、CD方式ディスク100cの場合と同様、照射されたBD用光ビームLbの光量を複数の検出領域によって検出することにより複数の検出信号を生成し、これらを信号処理部4(図1)へ供給する。   As in the case of the CD system disc 100c, the photodetector 24 generates a plurality of detection signals by detecting the amount of light of the irradiated BD light beam Lb by a plurality of detection areas, and generates these signals as a signal processing unit 4 (FIG. 1). ).

これに応じて信号処理部4は、再生RF信号を生成した上で再生信号を生成し、またトラッキングエラー信号やフォーカスエラー信号等といった駆動制御用の信号を生成するようになされている。   In response to this, the signal processing unit 4 generates a reproduction RF signal, generates a reproduction signal, and generates a drive control signal such as a tracking error signal and a focus error signal.

このように光ピックアップ7は、光ディスク100がCD方式ディスク100c、DVD方式ディスク100d或いはBD方式ディスク100bのいずれであっても、対物レンズユニット9により、CD用光ビームLc、DVD用光ビームLd又はBD用光ビームLbを当該光ディスク100の信号記録面に合焦させ得ると共に、その反射光をフォトディテクタ24により検出し得るようになされている。   As described above, the optical pickup 7 has a CD light beam Lc, a DVD light beam Ld, or a DVD light beam Ld by the objective lens unit 9 regardless of whether the optical disk 100 is a CD disk 100c, a DVD disk 100d, or a BD disk 100b. The BD light beam Lb can be focused on the signal recording surface of the optical disc 100, and the reflected light can be detected by the photodetector 24.

(1−3)対物レンズユニットの構成
次に、CD方式ディスク100c、DVD方式ディスク100d及びBD方式ディスク100bと、対物レンズユニット9との拡大断面図を図4に示す。
(1-3) Structure of Objective Lens Unit Next, FIG. 4 shows an enlarged cross-sectional view of the CD lens 100c, the DVD disk 100d, the BD disk 100b, and the objective lens unit 9.

因みに、対物レンズユニット9には2軸アクチュエータ8(図1)が取り付けられているものの、図4では省略している。   Incidentally, although the biaxial actuator 8 (FIG. 1) is attached to the objective lens unit 9, it is omitted in FIG.

一般に、CD方式、DVD方式及びBD方式では、互換性等の観点から、情報を読み出すための光ビームの波長、当該光ビームを集光する際の開口数、及び各光ディスク100における下面から信号記録面までの部分(いわゆるカバー層)の厚みがそれぞれ規格により規定されている。   In general, in the CD system, DVD system, and BD system, from the viewpoint of compatibility and the like, the wavelength of the light beam for reading information, the numerical aperture for condensing the light beam, and signal recording from the lower surface of each optical disc 100 The thickness of the portion up to the surface (so-called cover layer) is defined by the standards.

具体的にCD方式では、波長が約780[nm]、開口数が約0.45、カバー層の厚みが1.2[mm]と規定されており、またDVD方式では、波長が約650[nm]、開口数が約0.6、カバー層の厚みが0.6[mm]と規定されており、さらにBD方式では、波長が約405[nm]、開口数が約0.85、カバー層の厚みが0.1[mm]と規定されている。   Specifically, in the CD system, the wavelength is specified to be about 780 [nm], the numerical aperture is about 0.45, and the thickness of the cover layer is 1.2 [mm]. In the DVD system, the wavelength is about 650 [nm]. nm], a numerical aperture of about 0.6, and a cover layer thickness of 0.6 [mm]. In the BD method, the wavelength is about 405 [nm], the numerical aperture is about 0.85, and the cover The thickness of the layer is defined as 0.1 [mm].

また対物レンズユニット9では、対物レンズ21の特性上、当該対物レンズ21からCD用光ビームLc、DVD用光ビームLd及びBD用光ビームLbがそれぞれ照射される場合の焦点距離がそれぞれ異なっている。   In the objective lens unit 9, due to the characteristics of the objective lens 21, the focal lengths when the CD light beam Lc, the DVD light beam Ld, and the BD light beam Lb are respectively irradiated from the objective lens 21 are different. .

このため光ディスク装置1では、実際には光ディスク100の高さを固定したまま2軸アクチュエータ8(図1)を介して対物レンズユニット9の高さ(すなわち光ディスク100との間隔)を調整することにより、各光ビームを各光ディスクの信号記録面に合焦させるようになされている。   For this reason, in the optical disc apparatus 1, the height of the objective lens unit 9 (that is, the distance from the optical disc 100) is adjusted via the biaxial actuator 8 (FIG. 1) while the height of the optical disc 100 is actually fixed. Each light beam is focused on the signal recording surface of each optical disk.

因みに図4では、説明の都合上、対物レンズユニット9を固定し光ディスク100の高さを変化させている。この結果、図4では、各光ディスクの下面の高さが異なっている。また図4では、CD方式ディスク100c、DVD方式ディスク100d及びBD方式ディスク100bについて、いずれもカバー層のみを表している。   In FIG. 4, for convenience of explanation, the objective lens unit 9 is fixed and the height of the optical disc 100 is changed. As a result, in FIG. 4, the height of the lower surface of each optical disk is different. In FIG. 4, only the cover layer is shown for the CD disc 100c, DVD disc 100d, and BD disc 100b.

ところで対物レンズ21は、BD用光ビームLbの相対的な強度やBD方式で規定されている開口数等の観点から、CD用光ビームLcやDVD用光ビームLdよりも優先して当該BD用光ビームLbに最適化された設計となっている。   By the way, the objective lens 21 has priority over the CD light beam Lc and the DVD light beam Ld from the viewpoint of the relative intensity of the BD light beam Lb and the numerical aperture defined by the BD method. The design is optimized for the light beam Lb.

このため対物レンズユニット9の対物レンズ21は、当該対物レンズ21の下側からBD用光ビームLbが平行光として入射されると、当該BD用光ビームLbを収束光に変換し、BD方式ディスク100bの信号記録面に合焦させることができる。   For this reason, the objective lens 21 of the objective lens unit 9 converts the BD light beam Lb into convergent light when the BD light beam Lb is incident as parallel light from the lower side of the objective lens 21, and converts the BD light beam Lb into convergent light. It is possible to focus on the signal recording surface of 100b.

しかしながら対物レンズ21は、BD用光ビームLbに最適化されているため、仮にCD用光ビームLc又はDVD用光ビームLdが対物レンズ21の下側から平行光として入射された場合、収束光に変換することはできるものの、収差が発生してしまうため光ディスク100の信号記録層に正しく合焦させることができない。   However, since the objective lens 21 is optimized for the BD light beam Lb, if the CD light beam Lc or the DVD light beam Ld is incident as parallel light from the lower side of the objective lens 21, it is converted into convergent light. Although it can be converted, aberration is generated and the signal recording layer of the optical disc 100 cannot be correctly focused.

そこで対物レンズユニット9は、回折素子20によりCD用光ビームLc又はDVD用光ビームLdのみを選択的に回折させ非平行光として対物レンズ21に入射させると共に、BD用光ビームLbを平行光のまま当該対物レンズ21に入射させるようになされている。   Therefore, the objective lens unit 9 selectively diffracts only the CD light beam Lc or the DVD light beam Ld by the diffraction element 20 and makes it enter the objective lens 21 as non-parallel light, and the BD light beam Lb is converted into parallel light. The light is incident on the objective lens 21 as it is.

具体的に回折素子20は、CD用光ビームLcを回折すると共にDVD用光ビームLd及びBD用光ビームLbを回折しないようなホログラムでなる、CD用回折格子DGcが上層部20Aに形成されており、図4に示したように、当該CD用回折格子DGcによってCD用光ビームLcをやや外方へ回折させるようになされている。   Specifically, the diffraction element 20 has a CD diffraction grating DGc formed on the upper layer portion 20A, which is a hologram that diffracts the CD light beam Lc and does not diffract the DVD light beam Ld and the BD light beam Lb. As shown in FIG. 4, the CD light beam Lc is diffracted slightly outward by the CD diffraction grating DGc.

すなわち回折素子20の上層部20Aは、DVD用光ビームLd及びBD用光ビームLbをそのまま透過させてCD用光ビームLcのみを選択的に回折させることができ、換言すれば、CD用光ビームLcの収差のみを補正するレンズとして機能することになる。   That is, the upper layer portion 20A of the diffraction element 20 can transmit the DVD light beam Ld and the BD light beam Lb as they are, and can selectively diffract only the CD light beam Lc, in other words, the CD light beam. It functions as a lens that corrects only the aberration of Lc.

これに応じて対物レンズ21は、図4に示したように、回折素子20から入射されるCD用光ビームLcをその下面及び上面においてそれぞれ屈折させ、収束光に変換する。この結果、対物レンズユニット9は、CD用光ビームLcの収差を補正することができ、対物レンズ21から照射するCD用光ビームLcをCD方式ディスク100cの信号記録面に合焦させることができる。   In response to this, as shown in FIG. 4, the objective lens 21 refracts the CD light beam Lc incident from the diffractive element 20 on its lower surface and upper surface, and converts it into convergent light. As a result, the objective lens unit 9 can correct the aberration of the CD light beam Lc, and can focus the CD light beam Lc irradiated from the objective lens 21 on the signal recording surface of the CD system disc 100c. .

また回折素子20は、DVD用光ビームLdを回折すると共にCD用光ビームLc及びBD用光ビームLbを回折しないようなホログラムでなるDVD用回折格子DGdが下層部20Bに形成されており、図4に示したように、当該DVD用回折格子DGdによってDVD用光ビームLdをわずかに外方へ回折させるようになされている。   Further, the diffraction element 20 is formed with a DVD diffraction grating DGd formed of a hologram that diffracts the DVD light beam Ld and does not diffract the CD light beam Lc and the BD light beam Lb in the lower layer portion 20B. As shown in FIG. 4, the DVD light beam Ld is slightly diffracted outward by the DVD diffraction grating DGd.

すなわち回折素子20の下層部20Bは、CD用光ビームLc及びBD用光ビームLbをそのまま透過させ、DVD用光ビームLdのみを選択的に回折させることができ、換言すれば、DVD用光ビームLdの収差のみを補正するレンズとして機能することになる。   That is, the lower layer portion 20B of the diffraction element 20 can transmit the CD light beam Lc and the BD light beam Lb as they are, and can selectively diffract only the DVD light beam Ld, in other words, the DVD light beam. It functions as a lens that corrects only the Ld aberration.

これに応じて対物レンズ21は、図4に示したように、回折素子20から入射されるDVD用光ビームLdをその下面及び上面においてそれぞれ屈折させ、収束光に変換する。この結果、対物レンズユニット9は、DVD用光ビームLdの収差を補正することができ、対物レンズ21から照射するDVD用光ビームLdをDVD方式ディスク100dの信号記録面に合焦させることができる。   In response to this, the objective lens 21 refracts the DVD light beam Ld incident from the diffraction element 20 on the lower surface and the upper surface, respectively, and converts it into convergent light, as shown in FIG. As a result, the objective lens unit 9 can correct the aberration of the DVD light beam Ld, and can focus the DVD light beam Ld irradiated from the objective lens 21 on the signal recording surface of the DVD disc 100d. .

このように対物レンズユニット9は、回折素子20の上層部20AによりCD用光ビームLcのみを回折させて収差を補正し、また回折素子20の下層部20BによりDVD用光ビームLdのみを回折させて収差を補正することにより、BD用光ビームLbに最適化された対物レンズ21から照射するCD用光ビームLc、DVD用光ビームLd及びBD用光ビームLbを、CD方式ディスク100c、DVD方式ディスク100d、及びBD方式ディスク100bの信号記録面にそれぞれ合焦させ得るようになされている。   In this way, the objective lens unit 9 corrects the aberration by diffracting only the CD light beam Lc by the upper layer portion 20A of the diffractive element 20, and diffracts only the DVD light beam Ld by the lower layer portion 20B of the diffractive element 20. By correcting the aberration, the CD light beam Lc, the DVD light beam Ld, and the BD light beam Lb irradiated from the objective lens 21 optimized for the BD light beam Lb are converted into the CD disk 100c and the DVD disk. Each of the signal recording surfaces of the disc 100d and the BD disc 100b can be focused.

(1−4)回折素子の構成
回折素子20は、図5(A)に示すように、全体的に扁平な円盤状に形成されたベース層20Cを中心に構成されており、上述したように上層部20AにCD用回折格子DGcが形成され、また下層部20BにDVD用回折格子DGdが形成されている。
(1-4) Configuration of Diffraction Element As shown in FIG. 5A, the diffraction element 20 is configured around a base layer 20C formed in a generally flat disk shape, as described above. A CD diffraction grating DGc is formed in the upper layer portion 20A, and a DVD diffraction grating DGd is formed in the lower layer portion 20B.

ベース層20Cは、所定の屈折率を有する透明な合成樹脂でなり、屈折率の異なる他の物質や空気との境界面において、光ビームを屈折させるようになされている。   The base layer 20C is made of a transparent synthetic resin having a predetermined refractive index, and refracts the light beam at the interface with another substance having a different refractive index or air.

一方上層部20Aは、図5(B)に部分拡大断面図を示すように、ベース層20Cの上面20Caに階段状でなるCD用回折パターンPTcが周期的に形成されており、その上側に透明な硬化樹脂でなるカバー層20Dが接合されている。   On the other hand, as shown in FIG. 5B, the upper layer portion 20A has a stepwise CD diffraction pattern PTc periodically formed on the upper surface 20Ca of the base layer 20C, and transparent on the upper side. A cover layer 20D made of a hardened resin is joined.

第1の回折パターンとしてのCD用回折パターンPTcは、3段の階段状に形成されており、全体の高さ、すなわち1段目と3段目との距離は約12[μm]とされ、またCD用回折パターンPTcごとの周期は最短部で約18[μm]とされている。またCD用回折パターンPTcは、図3に示したように、回折素子20の上面における、中心から外径の半分程度までの範囲に同心円状に形成されている。   The CD diffraction pattern PTc as the first diffraction pattern is formed in three steps, and the overall height, that is, the distance between the first step and the third step is about 12 [μm]. The period for each CD diffraction pattern PTc is about 18 [μm] at the shortest portion. Further, as shown in FIG. 3, the CD diffraction pattern PTc is formed concentrically in a range from the center to about half of the outer diameter on the upper surface of the diffraction element 20.

第3の部材としてのカバー層20Dは、第1の部材としてのベース層20Cと異なる屈折率を有する材料によって構成されており、その下面が第1の回折パターンとしてのCD用回折パターンPTcと隙間無く接合するように形成されると共に、その上面が平面状に形成されている。   The cover layer 20D as the third member is made of a material having a refractive index different from that of the base layer 20C as the first member, and the lower surface thereof is spaced from the CD diffraction pattern PTc as the first diffraction pattern. It is formed so as to be joined together, and its upper surface is formed in a planar shape.

このように回折素子20の上層部20Aは、ベース層20Cの上面20Caに階段状でなるCD用回折パターンPTcが周期的に形成され、その上側に当該ベース層20Cと異なる屈折率を有するカバー層20Dが接合されており、これにより光ビームをその波長に応じて回折又は透過させ、結果的に、第1の波長の光ビームとしてのCD用光ビームLcのみを回折させるCD用回折格子DGcとして機能するようになされている。   As described above, in the upper layer portion 20A of the diffraction element 20, the CD diffraction pattern PTc having a step shape is periodically formed on the upper surface 20Ca of the base layer 20C, and a cover layer having a refractive index different from that of the base layer 20C is formed on the upper side. As a CD diffraction grating DGc that diffracts or transmits a light beam according to its wavelength, thereby diffracting only the CD light beam Lc as the light beam of the first wavelength. It is made to function.

一方、下層部20Bは、図5(C)に部分拡大断面図を示すように、平面状に形成されたベース層20Cの下面20Cbに、DVD用回折格子DGdが形成された回折パターン層20Eが接合されて形成されている。   On the other hand, the lower layer portion 20B has a diffraction pattern layer 20E in which a diffraction grating DGd for DVD is formed on a lower surface 20Cb of a base layer 20C formed in a planar shape, as shown in a partially enlarged sectional view in FIG. It is formed by bonding.

第2の部材としての回折パターン層20Eは、第1の部材としてのベース層20Cと略同等の屈折率を有する透明な樹脂でなり、階段状でなるDVD用回折パターンPTdが下面側に周期的に形成されている。なお回折パターン層20Eの下面は、他の物質に覆われていないため、直接空気に触れるようになされている。   The diffraction pattern layer 20E as the second member is made of a transparent resin having a refractive index substantially equal to that of the base layer 20C as the first member, and the stepped DVD diffraction pattern PTd is periodically formed on the lower surface side. Is formed. In addition, since the lower surface of the diffraction pattern layer 20E is not covered with other substances, it directly touches the air.

第2の回折パターンとしてのDVD用回折パターンPTdは、5段の階段状に形成されており、全体の高さ、すなわち1段目と5段目との距離は約6[μm]となされ、またDVD用回折パターンPTdごとの周期は約170[μm]となされている。またDVD用回折パターンPTdは、図3に示したように、回折素子20の下面における、中心から外径の2/3程度までの範囲に同心円状に形成されている。   The DVD diffraction pattern PTd as the second diffraction pattern is formed in five steps, and the overall height, that is, the distance between the first step and the fifth step is about 6 [μm]. The period for each DVD diffraction pattern PTd is about 170 [μm]. Further, as shown in FIG. 3, the DVD diffraction pattern PTd is formed concentrically in a range from the center to about 2/3 of the outer diameter on the lower surface of the diffraction element 20.

このように回折素子20の下層部20Bは、ベース層20Cの下側に接合された回折パターン層20Eに階段状でなる第2の回折パターンとしてのDVD用回折パターンPTdが周期的に形成されており、これにより光ビームをその波長に応じて回折又は透過させ、結果的に、第2の波長の光ビームとしてのDVD用光ビームLdのみを回折させるDVD用回折格子DGdとして機能するようになされている。   In this way, in the lower layer portion 20B of the diffraction element 20, the diffraction pattern PTd for DVD as the second diffraction pattern having a step shape is periodically formed on the diffraction pattern layer 20E bonded to the lower side of the base layer 20C. Thus, the light beam is diffracted or transmitted according to the wavelength, and as a result, functions as a DVD diffraction grating DGd that diffracts only the DVD light beam Ld as the light beam of the second wavelength. ing.

(2)回折素子の製造方法
次に、回折素子20の製造方法について説明する。上述したように回折素子20は、ベース層20Cの上側及び下側に対し、それぞれカバー層20D及び回折パターン層20Eが接合されて構成されている。
(2) Method for Manufacturing Diffraction Element Next, a method for manufacturing the diffraction element 20 will be described. As described above, the diffraction element 20 is configured by bonding the cover layer 20D and the diffraction pattern layer 20E to the upper side and the lower side of the base layer 20C, respectively.

この回折素子20では、射出成型品でなるベース層20Cに対して、その上面20Caに屈折率の異なる紫外線硬化型樹脂(以下UV(Ultra Violet ray)硬化樹脂と呼ぶ)でカバー層20Dを形成すると共に、下面20Cbに同じくUV硬化樹脂で回折パターン層20Eを形成することにより(いわゆるUVレプリカ法)、ベース層20Cが有する歪を当該カバー層20D及び回折パターン層20Eで光学的に相殺して、回折素子20の光学的特性を良好に保つようになされている。   In this diffractive element 20, a cover layer 20D is formed on an upper surface 20Ca of a base layer 20C made of an injection-molded product with an ultraviolet curable resin (hereinafter referred to as UV (Ultra Violet ray) curable resin) having a different refractive index. At the same time, by forming the diffraction pattern layer 20E with the UV curable resin on the lower surface 20Cb (so-called UV replica method), the distortion of the base layer 20C is optically offset by the cover layer 20D and the diffraction pattern layer 20E. The optical characteristics of the diffractive element 20 are kept good.

すなわち回折素子20を製造する際には、まず図6(A)に示すように、射出成型によるベース層20Cの下面20Cbに、当該ベース層20Cを形成する射出成型樹脂とほぼ同等の屈折率を有する第1のUV硬化樹脂100Aを塗布する。   That is, when manufacturing the diffractive element 20, first, as shown in FIG. 6 (A), the lower surface 20Cb of the base layer 20C by injection molding has a refractive index substantially equal to that of the injection molding resin forming the base layer 20C. The first UV curable resin 100A having is applied.

続いて図6(B)に示すように、DVD用回折パターンPTd(図5(C))を反転した型形状を有するDVD回折格子用金型101Aを、下面20Cbに塗布されたUV硬化樹脂100Aに対して押圧するとともに、図示しない紫外線光源を用いてベース層20Cの上面側から樹脂硬化用の紫外線を照射することにより、当該DVD回折格子用金型101Aの型形状を転写した状態で第1のUV硬化樹脂100Aを硬化させ、かくして図6(C)に示すように、DVD用回折パターンPTdを正確に再現した回折パターン層20Eをベース層20Cの下面20Cbに密着して形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 6B, a UV curable resin 100A in which a DVD diffraction grating mold 101A having a mold shape obtained by inverting the DVD diffraction pattern PTd (FIG. 5C) is applied to the lower surface 20Cb. In addition, the ultraviolet light source (not shown) is used to irradiate UV light for resin curing from the upper surface side of the base layer 20C to transfer the first shape of the DVD diffraction grating mold 101A. Thus, as shown in FIG. 6C, a diffraction pattern layer 20E accurately reproducing the DVD diffraction pattern PTd is formed in close contact with the lower surface 20Cb of the base layer 20C.

ここで、上述したようにベース層20Cは射出成型に起因する歪を有しており、このため本来は平坦であるべき下面20Cbにも歪が生じている。しかしながら、回折パターン層20Eを形成する第1のUV硬化樹脂100Aはベース層20Cとほぼ同等の屈折率を有していることから、当該回折パターン層20E及びベース層20Cは光学的に一体となり、これにより、両者の界面となる下面20Cbの歪は光学的な影響を及ぼさなくなる。   Here, as described above, the base layer 20C has distortion caused by injection molding, and therefore, distortion is also generated on the lower surface 20Cb that should be flat. However, since the first UV curable resin 100A forming the diffraction pattern layer 20E has a refractive index substantially equal to that of the base layer 20C, the diffraction pattern layer 20E and the base layer 20C are optically integrated, As a result, the distortion of the lower surface 20Cb serving as the interface between the two has no optical influence.

次に、第2のUV硬化樹脂100Bを用いた同様の手順によってベース層20Cの上面20Caに光学面20Daを有するカバー層20Dを形成する。この場合、CD用回折パターンPTc上に塗布されUV硬化樹脂に対して、平坦な型面を有する平面金型101Bを押圧することになる。   Next, a cover layer 20D having an optical surface 20Da is formed on the upper surface 20Ca of the base layer 20C by a similar procedure using the second UV curable resin 100B. In this case, the flat mold 101B having a flat mold surface is pressed against the UV curable resin applied on the CD diffraction pattern PTc.

ここで、このベース層20Cの上面20Caに形成されたCD用回折パターンPTcは、非常に微細な構造をしており、その階段の深さdと幅wの比でなるアスペクト比RがR=12[μm]/6[μm]=2と比較的大きくなっている。そこで、微細かつアスペクト比の大きな(すなわち溝が深くて狭い)回折パターンにおいて、UV硬化樹脂が硬化するときの流動性について着目する。   Here, the CD diffraction pattern PTc formed on the upper surface 20Ca of the base layer 20C has a very fine structure, and the aspect ratio R, which is the ratio of the depth d to the width w of the staircase, is R = 12 [μm] / 6 [μm] = 2 is relatively large. Therefore, attention is paid to the fluidity when the UV curable resin is cured in a fine diffraction pattern having a large aspect ratio (that is, a deep and narrow groove).

UV硬化樹脂を硬化させる硬化処理では、樹脂成分の架橋に伴う低分子量の副生成物が蒸発するため、一般的に硬化後のUV硬化樹脂は硬化前と比較して約3[%]〜10[%]収縮する。この結果、UV硬化樹脂の密度が僅かに変化(一般的には上昇)するため、屈折率もこれに伴って変化する。   In the curing treatment for curing the UV curable resin, a low molecular weight by-product accompanying the crosslinking of the resin component evaporates. Therefore, the cured UV curable resin is generally about 3% to 10% compared to before curing. [%] Shrink. As a result, since the density of the UV curable resin slightly changes (generally increases), the refractive index also changes accordingly.

ここで、微細構造における流体の流動性について考えると、図7に示すように、例えば10[μm]角の溝FN内における流体LQの粘性に対する慣性の比を表すレイノルズ数は、平面上における同じ流体LQのレイノルズ数と比較して2〜3桁小さくなり、この溝FN内においては、流体LQの粘性作用が非常に強くなる。   Here, considering the fluidity of the fluid in the fine structure, as shown in FIG. 7, for example, the Reynolds number representing the ratio of the inertia to the viscosity of the fluid LQ in the groove FN of 10 [μm] square is the same on the plane. Compared to the Reynolds number of the fluid LQ, it is 2 to 3 orders of magnitude smaller, and the viscous action of the fluid LQ becomes very strong in the groove FN.

換言すると、さらに小さい約6[μm]角(深さds=6[μm]、幅w=6[μm])の溝を有するCD用回折パターンPTc(図5(B))においては、流体であるUV硬化樹脂の粘性作用が非常に強くなり、流動性が低くなる。さらに、UV硬化樹脂では、硬化の進行に伴って樹脂自体の粘度が上昇するため、硬化処理中におけるUV硬化樹脂の流動性は極めて低くなる。   In other words, in the diffraction pattern PTc for CD (FIG. 5 (B)) having a groove of a smaller 6 [μm] square (depth ds = 6 [μm], width w = 6 [μm]), the fluid is The viscosity action of certain UV curable resins becomes very strong and the fluidity becomes low. Furthermore, in the case of a UV curable resin, the viscosity of the resin itself increases with the progress of curing, so that the fluidity of the UV curable resin during the curing process becomes extremely low.

このように流動性の低い状態で硬化処理が進行すると、UV硬化樹脂が収縮することができず、密度が変化しないまま硬化してしまう。この結果、樹脂の屈折率も変化することができず、CD用回折パターンPTc付近における屈折率が設計値と異なった値になってしまう。   When the curing process proceeds in such a low fluidity state, the UV curable resin cannot be shrunk and cured without changing the density. As a result, the refractive index of the resin cannot be changed, and the refractive index near the CD diffraction pattern PTc becomes a value different from the design value.

従って、CD用回折パターンPTcにおいて使用されるUV硬化樹脂として、その粘度が可能な限り小さい樹脂を選定して流動性を向上させることが好ましい。   Accordingly, it is preferable to select a resin having the lowest possible viscosity as the UV curable resin used in the CD diffraction pattern PTc to improve the fluidity.

しかしながら、CD用回折パターンPTcにおいて十分流動できるまでUV硬化樹脂の粘度を低くした場合、UV硬化樹脂をベース層20C上に塗布したときにUV硬化樹脂が外部に流れ出してしまうため、十分な量のUV硬化樹脂を塗布することができない。この結果、カバー層20Dの厚さをCD用回折パターンPTcの平面性を確保するために必要な厚さにすることができず、平坦な光学面20Daを形成することができない。   However, when the viscosity of the UV curable resin is lowered until it can sufficiently flow in the CD diffraction pattern PTc, the UV curable resin flows out to the outside when the UV curable resin is applied on the base layer 20C. UV curable resin cannot be applied. As a result, the thickness of the cover layer 20D cannot be set to a thickness necessary for ensuring the flatness of the CD diffraction pattern PTc, and the flat optical surface 20Da cannot be formed.

そこで、本発明の回折素子20では、CD用回折パターンPTcにおいて十分流動できる粘度を有する第2のUV硬化樹脂100BによってCD用回折パターンPTcの溝を埋めた後、より高い粘度を有する第3のUV硬化樹脂100Cによって光学面20Daを形成するようにする。   Therefore, in the diffraction element 20 of the present invention, after filling the groove of the CD diffraction pattern PTc with the second UV curable resin 100B having a viscosity that can flow sufficiently in the CD diffraction pattern PTc, a third viscosity having a higher viscosity is obtained. The optical surface 20Da is formed by the UV curable resin 100C.

すなわち、図8(A)に示すように、CD用回折パターンPTc上に、当該CD用回折パターンPTcの溝内で十分に流動できる粘度を有する第2のUV硬化樹脂100Bを塗布した後、平板金型101Bを第2のUV硬化樹脂100Bに対して押圧することにより、当該第2のUV硬化樹脂100Bをベース層20Cの上面20Caに形成されているCD用回折パターンPTcに密着させてしっかりとCD用回折パターンPTcの溝内に充填する(図8(B))。さらに、ベース層20Cの下面側から紫外線を照射して第2のUV硬化樹脂100Bを硬化させて固化することにより、当該CD用回折パターンPTcを覆うカバー下層20Duを形成する(図8(C))。   That is, as shown in FIG. 8A, after applying the second UV curable resin 100B having a viscosity capable of sufficiently flowing in the groove of the CD diffraction pattern PTc on the CD diffraction pattern PTc, By pressing the mold 101B against the second UV curable resin 100B, the second UV curable resin 100B is brought into close contact with the CD diffraction pattern PTc formed on the upper surface 20Ca of the base layer 20C. The groove is filled in the CD diffraction pattern PTc (FIG. 8B). Furthermore, the cover lower layer 20Du covering the diffraction pattern PTc for CD is formed by irradiating ultraviolet rays from the lower surface side of the base layer 20C to cure and solidify the second UV curable resin 100B (FIG. 8C). ).

これにより、硬化する際に、CD用回折パターンPTc内で第2のUV硬化樹脂100Bが十分に流動できるため、本来有する硬化収縮率に応じて収縮できその密度を変化させることができる。この結果、設計値に近い屈折率を有するカバー下層20Duを形成することができる。   Thus, when cured, the second UV curable resin 100B can sufficiently flow in the CD diffraction pattern PTc, and therefore can shrink in accordance with the inherent curing shrinkage rate and change its density. As a result, the cover lower layer 20Du having a refractive index close to the design value can be formed.

さらに、図8(D)に示すように、カバー下層20Du上に第2のUV硬化樹脂100Bより粘度の高い第3のUV硬化樹脂100Cを適量塗布した後、平板金型101Bを第3のUV硬化樹脂100Cに対して押圧することにより、当該第3のUV硬化樹脂100Cをカバー下層20Duに密着させ(図8(E))、さらに、ベース層20Cの下面側から紫外線を照射して第3のUV硬化樹脂100Cを硬化させて固化することにより、カバー下層20Duを覆って平坦な光学面20Daを有するカバー上層20Doを形成する(図8(F))。   Further, as shown in FIG. 8D, after applying an appropriate amount of the third UV curable resin 100C having a higher viscosity than the second UV curable resin 100B on the cover lower layer 20Du, the flat plate mold 101B is attached to the third UV curable resin 100B. By pressing against the cured resin 100C, the third UV cured resin 100C is brought into close contact with the cover lower layer 20Du (FIG. 8E), and further, ultraviolet rays are irradiated from the lower surface side of the base layer 20C to form a third. The UV curable resin 100C is cured and solidified to form the cover upper layer 20Do having the flat optical surface 20Da so as to cover the cover lower layer 20Du (FIG. 8F).

これにより、カバー下層20Duに十分な量の第3のUV硬化樹脂100Cを塗布して、CD用回折パターンPTcの凹凸の影響を小さくできる十分な厚さのカバー上層20Doを形成することができるため、このカバー上層20Doの表面である光学面20Daを平坦にすることができる。   Accordingly, a sufficient amount of the third UV curable resin 100C can be applied to the cover lower layer 20Du, and the cover upper layer 20Do having a sufficient thickness that can reduce the influence of the unevenness of the CD diffraction pattern PTc can be formed. The optical surface 20Da that is the surface of the cover upper layer 20Do can be flattened.

ここで図9に示すように、カバー下層20Du及びカバー上層20Doの界面IFは、カバー下層20Duの形成の際に、塗布された第2のUV硬化樹脂100Bの厚さに応じて当該第2のUV硬化樹脂100Bが硬化収縮することにより生じた凹凸を有している。   Here, as shown in FIG. 9, the interface IF of the cover lower layer 20Du and the cover upper layer 20Do is formed in accordance with the thickness of the second UV curable resin 100B applied when the cover lower layer 20Du is formed. The UV curable resin 100B has unevenness caused by curing shrinkage.

しかしながら、第2のUV硬化樹脂100Bの屈折率(405nm、以下同じ)が1.66062であるのに対し、第3のUV硬化樹脂100Cの屈折率が1.66194であり、カバー下層20Du及びカバー上層20Doとの屈折率の差異は0.00132と微小である。このため、カバー層20Dは、カバー下層20Duの平面に形成された凹凸によって光ビームを殆ど屈折させずに通過させることができ、このカバー下層20Du及びカバー上層20Doのカバー界面IFにおいて収差を殆ど発生させないようになされている。   However, the refractive index (405 nm, the same applies hereinafter) of the second UV curable resin 100B is 1.66062, whereas the refractive index of the third UV curable resin 100C is 1.66194, and the cover lower layer 20Du and the cover The difference in refractive index from the upper layer 20Do is as small as 0.00132. For this reason, the cover layer 20D can pass the light beam almost without being refracted by the unevenness formed on the plane of the cover lower layer 20Du, and almost all aberrations occur at the cover interface IF of the cover lower layer 20Du and the cover upper layer 20Do. It is made not to let you.

また、ベース層20Cの上面20Caに形成されたCD用回折パターンPTcには射出成型に起因する歪が生じており、この歪によって収差が発生する。そして、回折格子による光の回折は回折パターンを介して接する2つの層の屈折率差によって生じるものであるから、この屈折率の差が大きいほど、回折パターンの歪による収差も大きくなる。   Further, distortion caused by injection molding occurs in the CD diffraction pattern PTc formed on the upper surface 20Ca of the base layer 20C, and aberration occurs due to this distortion. Since the diffraction of light by the diffraction grating is caused by the difference in refractive index between the two layers in contact with each other through the diffraction pattern, the greater the difference in refractive index, the greater the aberration due to distortion of the diffraction pattern.

従来の回折素子では、回折パターンが空気に直接接するよう形成されており、当該回折素子を形成する材料の屈折率と空気の屈折率(nAIR=1)との屈折率差が大きいのに対し、本発明の回折素子20では、ベース層20CのCD用回折パターンPTc(屈折率約1.5)をカバー下層20Du(屈折率が1.66062)で覆うよう形成したことにより、当該CD用回折パターンPTcを介して接するベース層20Cとカバー下層20Duとの屈折率差を、従来の回折素子に比べて小さく設定でき、これによりCD用回折パターンPTcの歪に起因する収差を低減することができる。 In the conventional diffraction element, the diffraction pattern is formed so as to be in direct contact with air, whereas the refractive index difference between the refractive index of the material forming the diffraction element and the refractive index of air (n AIR = 1) is large. In the diffractive element 20 of the present invention, the CD diffraction pattern PTc (refractive index of about 1.5) of the base layer 20C is covered with the cover lower layer 20Du (refractive index is 1.60662). The refractive index difference between the base layer 20C and the cover lower layer 20Du that are in contact with each other via the pattern PTc can be set to be smaller than that of the conventional diffraction element, and thereby aberration due to distortion of the CD diffraction pattern PTc can be reduced. .

(3)動作及び効果
以上の構成において、回折素子20のカバー層20Dは、第1の材料である第2のUV硬化樹脂100Bでなり、CD用回折パターンPTcに接合されたカバー下層20Duと、当該第1の材料とは物性の異なる第2の材料である第3のUV硬化樹脂100Cでなり、当該カバー下層20Duに接合されたカバー上層20Doとによって構成されている。
(3) Operation and Effect In the above configuration, the cover layer 20D of the diffractive element 20 is made of the second UV curable resin 100B, which is the first material, and the cover lower layer 20Du joined to the CD diffraction pattern PTc; The first material is a third UV curable resin 100C, which is a second material having different physical properties, and is constituted by a cover upper layer 20Do joined to the cover lower layer 20Du.

すなわち、第2のUV硬化樹脂100Bとして、10[μm]以下である約6[μm]角の溝を有する微細なCD用回折パターンPTc内において流動性を有する樹脂を選定することにより、CD用回折パターンPTc内を確実に充填して第1層であるカバー下層20Cuを形成する。   That is, as the second UV curable resin 100B, by selecting a resin having fluidity in a fine CD diffraction pattern PTc having a groove of about 6 [μm] that is 10 [μm] or less, it is for CD. The inside of the diffraction pattern PTc is surely filled to form the cover lower layer 20Cu as the first layer.

さらに、第2のUV硬化樹脂100Bと比較して粘度が高く、流動性の低い第3のUV硬化樹脂100Cを用いて第2層であるカバー上層20Doを形成することより、十分な量の第3のUV硬化樹脂100Cを使用してCD用回折パターンPTcの凹凸の影響を十分に小さくできる。この結果、カバー上層20Do上に平坦な光学面20Daを形成することができ、良好な特性を呈する回折素子20を製造することができる。   Furthermore, a sufficient amount of the first upper cover layer 20Do is formed by using the third UV curable resin 100C having a higher viscosity and lower fluidity than the second UV curable resin 100B. 3 can be used to sufficiently reduce the influence of the unevenness of the CD diffraction pattern PTc. As a result, the flat optical surface 20Da can be formed on the cover upper layer 20Do, and the diffractive element 20 exhibiting good characteristics can be manufactured.

また、このカバー上層20Doを形成する第3のUV硬化樹脂100Cの屈折率(1.66194)と、カバー下層20Duを形成する第2のUV硬化樹脂100Bの屈折率(1.66062)との差異を3.5%未満に抑えることにより、カバー下層20Duとカバー上層20Doとのカバー界面IFにおける収差をλ/20(λ=405nm)未満にすることができ、実用上問題を生じさせないようにできる。   Further, the difference between the refractive index (1.66194) of the third UV curable resin 100C forming the cover upper layer 20Do and the refractive index (1.66062) of the second UV curable resin 100B forming the cover lower layer 20Du. By limiting the ratio to less than 3.5%, the aberration at the cover interface IF between the cover lower layer 20Du and the cover upper layer 20Do can be made less than λ / 20 (λ = 405 nm), and no practical problems can be caused. .

ここで、CD用回折パターンPTcはアスペクト比が大きく凹凸の激しい構造を有しているため、回折カバー下層20Duが形成されるときに、階段の一段目の上方に塗布される第2のUV硬化樹脂100Bの厚さと、三段目の上方に塗布される第2のUV硬化樹脂100Bの厚さは異なってしまう。   Here, since the CD diffraction pattern PTc has a structure with a large aspect ratio and severe irregularities, when the diffraction cover lower layer 20Du is formed, the second UV curing applied above the first step of the staircase. The thickness of the resin 100B and the thickness of the second UV curable resin 100B applied above the third stage are different.

この第2のUV硬化樹脂100Bは、上述したように3[%]〜10[%]の硬化収縮率を有しており、カバー下層20Duに塗布された第2のUV硬化樹脂100Bの厚さに応じた凹凸がその表面に形成される。   As described above, the second UV curable resin 100B has a curing shrinkage rate of 3 [%] to 10 [%], and the thickness of the second UV curable resin 100B applied to the cover lower layer 20Du. Concavities and convexities corresponding to are formed on the surface.

このカバー下層20Du上に塗布される第3のUV硬化樹脂100Cも同様の硬化収縮率を有し、厚く塗布された部分の収縮量は大きく、薄く塗布された部分の収縮量は小さくなるため、カバー上層20Doの表面には、その大きさは硬化収縮率に応じて非常に小さくなるものの、カバー下層20Duに形成された凹凸とほぼ同形状のパターンを有する凹凸が形成される。   The third UV curable resin 100C applied on the cover lower layer 20Du also has the same curing shrinkage rate, the shrinkage amount of the thickly applied portion is large, and the shrinkage amount of the thinly applied portion is small. On the surface of the cover upper layer 20Do, although the size thereof becomes very small in accordance with the curing shrinkage rate, unevenness having a pattern substantially the same as the unevenness formed on the cover lower layer 20Du is formed.

そこで、回折素子20では、カバー上層20Doの屈折率が、カバー下層20Duの屈折率より高くなるように第3のUV硬化樹脂100Cを選定した。   Therefore, in the diffraction element 20, the third UV curable resin 100C is selected so that the refractive index of the cover upper layer 20Do is higher than the refractive index of the cover lower layer 20Du.

これにより図10に示すように、カバー層20を通過する光ビームBAがカバー界面IFで屈折する方向と、カバー上層20Doと空気との空気界面ARで屈折する方向を逆方向にすることができ、カバー界面IFで生じる光ビームBAの収差をキャンセルすることができる。この結果、このカバー層20Dを通過する光ビームに生じる収差をさらに小さくすることができる。   As a result, as shown in FIG. 10, the direction in which the light beam BA passing through the cover layer 20 is refracted at the cover interface IF and the direction in which the light beam BA is refracted at the air interface AR between the cover upper layer 20Do and the air can be reversed. The aberration of the light beam BA generated at the cover interface IF can be canceled. As a result, the aberration generated in the light beam passing through the cover layer 20D can be further reduced.

すなわち、回折素子20は、カバー上層20Doの屈折率がカバー下層20Duの屈折率より低い場合を表す光ビームBBとは異なりカバー界面IF及び空気界面ARで同一方向に屈折することにより収差が拡大されることなく、通過する光ビームの収差を小さく抑えることができる。   That is, the diffraction element 20 is refracted in the same direction at the cover interface IF and the air interface AR, unlike the light beam BB representing the case where the refractive index of the cover upper layer 20Do is lower than the refractive index of the cover lower layer 20Du. The aberration of the passing light beam can be suppressed to a low level.

さらに、第2のUV硬化樹脂100B及び第3のUV硬化樹脂100Cとして、ともに同系統であるアクリル系の樹脂を使用したことにより、カバー上層20Do及びカバー下層20Duの化学的及び物理的特性を類似させることができるため、カバー上層20Do及びカバー下層20Duの密着性を向上させたり、温度や湿度に対する寸法変化率を近似させることができ、カバー上層20Do及びカバー下層20Duを強固に接合することができる。   Furthermore, the same chemical and physical characteristics of the cover upper layer 20Do and the cover lower layer 20Du are obtained by using the same acrylic resin as the second UV curable resin 100B and the third UV curable resin 100C. Therefore, it is possible to improve the adhesion between the cover upper layer 20Do and the cover lower layer 20Du, approximate the dimensional change rate with respect to temperature and humidity, and firmly bond the cover upper layer 20Do and the cover lower layer 20Du. .

同様に、第2のUV硬化樹脂100B及び第3のUV硬化樹脂100Cとして、紫外線硬化型樹脂を使用したことにより、カバー上層20Do及びカバー下層20Duの化学的及び物理的特性を一段と類似させることができる。   Similarly, the use of the ultraviolet curable resin as the second UV curable resin 100B and the third UV curable resin 100C may make the chemical and physical characteristics of the cover upper layer 20Do and the cover lower layer 20Du more similar. it can.

以上の構成によれば、回折素子20のカバー層20Dは、異なる2種類の材料を使用してカバー上層20Do及びカバー下層20Duを形成することにより、微細な構造に埋め込む必要のあるカバー下層20Duには粘度の低い樹脂を選定し、平坦な光学面20Daを形成する必要のあるカバー上層20Doには粘度の高い樹脂をそれぞれ選定することができる。これにより、CD用回折パターンPTc内に埋め込まれる樹脂をその硬化収縮率に応じて硬化収縮させて設計値通りの屈折率にする一方、平面性の高い光学面20Daを形成することができ、かくして良好な特性を呈すことができる。   According to the above configuration, the cover layer 20D of the diffraction element 20 is formed on the cover lower layer 20Du that needs to be embedded in a fine structure by forming the cover upper layer 20Do and the cover lower layer 20Du using two different types of materials. Can select a resin having a low viscosity, and a resin having a high viscosity can be selected for the cover upper layer 20Do that needs to form the flat optical surface 20Da. As a result, the resin embedded in the CD diffraction pattern PTc can be cured and shrunk in accordance with its curing shrinkage rate to obtain a refractive index as designed, while the optical surface 20Da having high planarity can be formed. Good characteristics can be exhibited.

(4)他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、カバー下層20Duの屈折率(1.66062)及びカバー上層20Doの屈折率(1.66194)の差異を小さくし、カバー界面IFにおいて発生する収差を小さくする場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば図11に示すように、カバー下層20Doの屈折率(1.66062)に対して、カバー上層20Doの屈折率を敢えて高く設定し、カバー界面IFで発生した収差の殆どを空気界面ARで相殺するようにしても良い。
(4) Other Embodiments In the above-described embodiment, the difference between the refractive index (1.66062) of the cover lower layer 20Du and the refractive index (1.66194) of the cover upper layer 20Do is reduced, and the cover interface IF is changed. Although the case where the generated aberration is reduced has been described, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 11, the refractive index of the cover upper layer 20Do is set to be different from the refractive index of the cover lower layer 20Do (1.66062). It may be set high so that most of the aberration generated at the cover interface IF is canceled by the air interface AR.

この場合、図12に示すように、CD用回折パターンPTcの深さをdとし、硬化収縮率α(100[%]を1とする)に応じてカバー界面IF及び空気界面ARの凹凸の大きさが決定されると仮定すると、カバー界面IFの凹凸の深さdiと、空気界面ARの凹凸の深さdaは(1)式及び(2)式によって表される。なお、この(1)式及び(2)式において、使用される第2のUV硬化樹脂100B及び第3のUV硬化樹脂100Cの硬化収縮率を同一として計算している。   In this case, as shown in FIG. 12, the depth of the CD diffraction pattern PTc is d, and the unevenness of the cover interface IF and the air interface AR is large according to the curing shrinkage rate α (100 [%] is 1). Is determined, the unevenness depth di of the cover interface IF and the unevenness depth da of the air interface AR are expressed by Equations (1) and (2). In the equations (1) and (2), the second shrinkable UV resin 100B and the third UV hardened resin 100C used are calculated to have the same shrinkage.

di=α×d ……(1)   di = α × d (1)

da=α×d ……(2) da = α 2 × d (2)

ここで、カバー下層20Duの屈折率をn1、カバー上層20Doの屈折率をn2、空気の屈折率を1としたとき、(3)式に示すように、カバー界面IFにおける屈折率の差分値に対してカバー界面IFの凹凸の深さdiを掛けた乗算値が、空気界面ARにおける屈折率の差分値に対して空気界面ARの凹凸の深さdaを掛けた乗算値と等しくなるとき、カバー界面IFで発生する収差を空気界面ARで相殺することができる。   Here, when the refractive index of the cover lower layer 20Du is n1, the refractive index of the cover upper layer 20Do is n2, and the refractive index of air is 1, the difference value of the refractive index at the cover interface IF is expressed as shown in Equation (3). When the multiplication value obtained by multiplying the depth of the unevenness of the cover interface IF by the di is equal to the product of the difference value of the refractive index at the air interface AR multiplied by the depth da of the unevenness of the air interface AR. The aberration generated at the interface IF can be canceled out at the air interface AR.

(n2−n1)×di=(n2−1)×da ……(3)   (N2-n1) * di = (n2-1) * da (3)

この(3)式に(1)式及び(2)式を当て嵌めて変形すると、(4)式が得られる。   When the equations (1) and (2) are applied to the equation (3) and deformed, the equation (4) is obtained.

n2=(n1−α)/1−α ……(4)   n2 = (n1-α) / 1-α (4)

例えば、カバー下層20Duの屈折率n1が1.66062、第2のUV硬化樹脂100B及び第3のUV硬化樹脂100Cの硬化収縮率αが0.05(5[%])であった場合、カバー上層20Doの屈折率n2を(4)式に従って算出すると、1.69539となる。   For example, when the refractive index n1 of the cover lower layer 20Du is 1.66062 and the curing shrinkage α of the second UV curable resin 100B and the third UV curable resin 100C is 0.05 (5 [%]), the cover When the refractive index n2 of the upper layer 20Do is calculated according to the equation (4), it is 1.69539.

従って、第3のUV硬化樹脂100Cとして、屈折率n2が1.69539の樹脂を選定することにより、光ビームがカバー層20Dを通過した際に生じる収差をほぼゼロにすることができる。   Therefore, by selecting a resin having a refractive index n2 of 1.695539 as the third UV curable resin 100C, the aberration generated when the light beam passes through the cover layer 20D can be made almost zero.

ちなみに、使用される第2のUV硬化樹脂100Bの硬化収縮率αに対して第3のUV硬化樹脂100Cの硬化収縮率α´が異なるようにしても良く、この場合、上述した(1)式と、以下に表す(5)式とを(3)式に当て嵌めることにより、同様に第3のUV硬化樹脂100C100Bの屈折率n2を算出することができる。   Incidentally, the curing shrinkage rate α ′ of the third UV curable resin 100C may be different from the cure shrinkage rate α of the second UV curable resin 100B used. In this case, the above-described formula (1) Then, the refractive index n2 of the third UV curable resin 100C100B can be calculated in the same manner by fitting the following expression (5) to the expression (3).

da=α×α´×d ……(5)   da = α × α ′ × d (5)

また上述の実施の形態においては、第3のUV硬化樹脂100Cの屈折率は、第2のUV硬化樹脂100Bの屈折率より高くするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、その屈折率差を3.5%未満にすることにより、第3のUV硬化樹脂100Cの屈折率を第2のUV硬化樹脂100Bの屈折率より低くしても収差をλ/20未満にして、実用上問題を生じさせないようにできる。   In the above-described embodiment, the case where the refractive index of the third UV curable resin 100C is higher than the refractive index of the second UV curable resin 100B has been described. However, the present invention is not limited to this. By setting the difference in refractive index to less than 3.5%, even if the refractive index of the third UV curable resin 100C is lower than the refractive index of the second UV curable resin 100B, the aberration is reduced to less than λ / 20. It is possible to avoid causing problems in practical use.

さらに上述の実施の形態においては、第2のUV硬化樹脂100B及び第3のUV硬化樹脂100Cは、同系統であるアクリル系樹脂を組み合わせるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、異なる系統の樹脂を組み合わせるようにしても良い。   Further, in the above-described embodiment, the case where the second UV curable resin 100B and the third UV curable resin 100C are combined with an acrylic resin of the same system has been described, but the present invention is not limited thereto. Alternatively, different series of resins may be combined.

さらに上述の実施の形態においては、第2のUV硬化樹脂100B及び第3のUV硬化樹脂100Cは、共にUV硬化樹脂であるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂の中から適宜選択するようにしても良い。   Furthermore, in the above-described embodiment, the case where both the second UV curable resin 100B and the third UV curable resin 100C are UV curable resins has been described, but the present invention is not limited to this, You may make it select suitably from curable resin and a thermoplastic resin.

さらに上述の実施の形態においては、CD用回折パターンPTcが約6[μm]角の溝を有するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、その溝の形状や深さに拘らず、例えば10[μm]以下の凹部を有するパターンに対して本発明を適用することができる。   Further, in the above-described embodiment, the case where the CD diffraction pattern PTc has a groove of about 6 [μm] square has been described, but the present invention is not limited to this, and the shape and depth of the groove are not limited thereto. Regardless, for example, the present invention can be applied to a pattern having a recess of 10 [μm] or less.

さらに上述の実施の形態においては、CD用回折パターンPTcにおける階段一段当たりの深さds(6[μm])と幅w(6[μm])とのアスペクト比が約1であるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、凹形状を有するパターンの開口部分と深さとのアスペクト比が例えば0.8以上になるような各種形状に本発明を適用しても良い。   Furthermore, in the above-described embodiment, the aspect ratio between the depth ds (6 [μm]) and the width w (6 [μm]) per step in the CD diffraction pattern PTc is about 1. However, the present invention is not limited to this, and the present invention may be applied to various shapes in which the aspect ratio between the opening portion and the depth of the pattern having a concave shape is, for example, 0.8 or more.

さらに上述の実施の形態においては、カバー上層20Doが光学平面20Daを形成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばカバー上層20Doに所定の回折パターンが設けられるようにしても良く、この場合、この回折パターンに応じた要求を満たすような樹脂が第3のUV硬化樹脂100Cとして選定される。   Further, in the above-described embodiment, the case where the cover upper layer 20Do forms the optical plane 20Da has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, a predetermined diffraction pattern is provided on the cover upper layer 20Do. In this case, a resin that satisfies the requirements corresponding to the diffraction pattern is selected as the third UV curable resin 100C.

さらに上述の実施の形態においては、カバー層20Dがカバー上層20Do及びカバー下層20Duの2層によって構成されるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、3層若しくは、3層以上の構造にしても良い。この場合であっても、各層に応じた要求を満たすような樹脂が第3及び第4のUV硬化樹脂として選定される。   Further, in the above-described embodiment, the case where the cover layer 20D is configured by two layers of the cover upper layer 20Do and the cover lower layer 20Du has been described. However, the present invention is not limited to this, and three layers or three layers are provided. The above structure may be adopted. Even in this case, resins that satisfy the requirements according to the respective layers are selected as the third and fourth UV curable resins.

さらに上述の実施の形態においては、微細な溝であるCD用回折パターンPTcを有するベース部としてのベース層20Cと、第1層としてのカバー下層20u及び第2層としてのカバー上層20oを有するカバー層としてのカバー部とによって回折素子としての回折素子20を構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなるベース部と、カバー部とによって本発明の回折素子を構成するようにしても良い。   Furthermore, in the above-described embodiment, a cover having a base layer 20C as a base portion having a CD diffraction pattern PTc which is a fine groove, a cover lower layer 20u as a first layer, and a cover upper layer 20o as a second layer. The case where the diffractive element 20 as the diffractive element is constituted by the cover part as the layer has been described, but the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this, and the base part and the cover part having various configurations. The diffraction element may be configured.

本発明は、例えば各種電子機器に搭載される光ディスク装置に利用することができる。   The present invention can be used, for example, in an optical disc apparatus mounted on various electronic devices.

光ディスク装置の全体構成を示す略線図である。1 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of an optical disc device. 光ピックアップの構成を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the structure of an optical pick-up. 対物レンズユニットの構成を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the structure of an objective lens unit. 対物レンズユニット内の光路を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the optical path in an objective lens unit. 回折素子の構成を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the structure of a diffraction element. ベース層の製造方法の説明に供する略線図である。It is a basic diagram with which it uses for description of the manufacturing method of a base layer. 微細構造内の流体の説明に供する略線図である。It is a basic diagram with which it uses for description of the fluid in a microstructure. カバー層の製造方法の説明に供する略線図である。It is a basic diagram with which it uses for description of the manufacturing method of a cover layer. カバー層の構成を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the structure of a cover layer. 収差の補正効果の説明に供する略線図である。It is a basic diagram with which it uses for description of the correction effect of an aberration. 他の実施の形態における収差の補正の説明に供する略線図である。It is a basic diagram with which it uses for description of the correction | amendment of the aberration in other embodiment. 他の実施の形態におけるカバー層の構成を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the structure of the cover layer in other embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1……光ディスク装置、2……制御部、3……駆動部、4……信号処理部、7……光ピックアップ、9……対物レンズユニット、11……レーザダイオード、19……鏡筒部、20……回折素子、20A……上層部、20B……下層部、20C……ベース層、20D……カバー層、20Du……カバー上層、20Do……カバー下層、20E……回折パターン層、21……対物レンズ、DGc……CD用回折素子、DGd……DVD用回折素子、Lb……BD用光ビーム、Ld……DVD用光ビーム、Lc……CD用光ビーム、100A……第1のUV硬化樹脂、100B……第2のUV硬化樹脂100B、100C……第3のUV硬化樹脂100C、IF……カバー界面、AR……空気界面。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical disk apparatus, 2 ... Control part, 3 ... Drive part, 4 ... Signal processing part, 7 ... Optical pick-up, 9 ... Objective lens unit, 11 ... Laser diode, 19 ... Lens-barrel part 20 …… Diffraction element 20A …… Upper layer portion, 20B …… Lower layer portion, 20C …… Base layer, 20D …… Cover layer, 20Du …… Cover upper layer, 20Do …… Cover lower layer, 20E …… Diffraction pattern layer, 21 ... Objective lens, DGc ... CD diffraction element, DGd ... DVD diffraction element, Lb ... BD light beam, Ld ... DVD light beam, Lc ... CD light beam, 100A ... No. 1 UV curable resin, 100B... 2nd UV curable resin 100B, 100C... 3rd UV curable resin 100C, IF... Cover interface, AR.

Claims (9)

入射される光ビームを当該光ビームの波長に応じて回折する回折素子であって、
回折パターンが形成されたベース部と、
上記ベース部を覆うカバー部と
を具え、
上記カバー部は、
上記回折パターンに接合された第1の材料でなる第1層と、上記第1の材料とは異なる第2の材料でなり、上記第1層に接合された第2層とを有する
ことを特徴とする回折素子。
A diffraction element that diffracts an incident light beam according to the wavelength of the light beam,
A base portion on which a diffraction pattern is formed;
A cover portion covering the base portion,
The cover part
A first layer made of a first material bonded to the diffraction pattern; and a second layer made of a second material different from the first material and bonded to the first layer. And a diffraction element.
上記回折パターンは、
幅が10[μm]以下の微細な溝形状を有し、
上記第1の材料は、
固化する前の状態において上記回折パターン内における流動性を有し、
上記第2の材料は、
固化する前の状態において上記第1の材料より流動性が低い
ことを特徴とする請求項1に記載の回折素子。
The diffraction pattern is
It has a fine groove shape with a width of 10 [μm] or less,
The first material is
In the state before solidification has fluidity in the diffraction pattern,
The second material is
The diffractive element according to claim 1, wherein the fluidity is lower than that of the first material in a state before solidification.
上記第2の材料の屈折率は、
上記第1の材料の屈折率より高い
ことを特徴とする請求項1に記載の回折素子。
The refractive index of the second material is
The diffraction element according to claim 1, wherein the refractive index is higher than a refractive index of the first material.
上記第1の材料及び上記第2の材料とは、
その屈折率の差異が3.5%未満でなる
ことを特徴とする請求項1に記載の回折素子。
The first material and the second material are:
The diffraction element according to claim 1, wherein the difference in refractive index is less than 3.5%.
上記第1の材料及び上記第2の材料は、
同一系統の樹脂でなる
ことを特徴とする請求項1に記載の回折素子。
The first material and the second material are:
The diffraction element according to claim 1, wherein the diffraction element is made of a resin of the same system.
上記第1の材料及び上記第2の材料は、
紫外線硬化型樹脂でなる
ことを特徴とする請求項1に記載の回折素子。
The first material and the second material are:
The diffraction element according to claim 1, wherein the diffraction element is made of an ultraviolet curable resin.
光源から発射される光ビームを光ディスクに照射する対物レンズユニットであって、
回折パターンが形成されたベース部と、上記ベース部を覆うカバー部とを有し、入射される光ビームを当該光ビームの波長に応じて回折する回折素子と、
上記回折素子と一体に構成され、上記回折素子から入射される上記光ビームを集光して光ディスクに照射する対物レンズと
を具え、
上記カバー部は、
上記回折パターンに接合された第1の材料でなる第1層と、上記第1の材料とは異なる第2の材料でなり、上記第1層に接合された第2層とを有する
ことを特徴とする対物レンズユニット。
An objective lens unit that irradiates an optical disk with a light beam emitted from a light source,
A diffractive element having a base part on which a diffraction pattern is formed and a cover part covering the base part, and diffracting an incident light beam according to the wavelength of the light beam;
An objective lens configured integrally with the diffractive element, condensing the light beam incident from the diffractive element and irradiating the optical disc;
The cover part
A first layer made of a first material bonded to the diffraction pattern; and a second layer made of a second material different from the first material and bonded to the first layer. Objective lens unit.
光ビームを発射する光源と、
上記光ビームを集光して光ディスクに照射する対物レンズと、
回折パターンが形成されたベース部と、上記ベース部を覆うカバー部とを有し、入射される光ビームを当該光ビームの波長に応じて回折する回折素子と、
を具え、
上記カバー部は、
上記回折パターンに接合された第1の材料でなる第1層と、上記第1の材料とは異なる第2の材料でなり、上記第1層に接合された第2層とを有する
を具えることを特徴とする光ピックアップ。
A light source that emits a light beam;
An objective lens for condensing the light beam and irradiating the optical disc;
A diffractive element having a base part on which a diffraction pattern is formed and a cover part covering the base part, and diffracting an incident light beam according to the wavelength of the light beam;
With
The cover part
A first layer made of a first material bonded to the diffraction pattern, and a second layer made of a second material different from the first material and bonded to the first layer. An optical pickup characterized by that.
光ビームを発射する光源と、
上記光ビームを集光して光ディスクに照射する対物レンズと、
回折パターンが形成されたベース部と、上記ベース部を覆うカバー部とを有し、入射される光ビームを当該光ビームの波長に応じて回折する回折素子と、
上記対物レンズを上記光ディスクの所望のトラックに追従させるよう駆動する駆動部と
を具え、
上記回折パターンに接合された第1の材料でなる第1層と、上記第1の材料とは異なる第2の材料でなり、上記第1層に接合された第2層とを有する
ことを特徴とする光ディスク装置。
A light source that emits a light beam;
An objective lens for condensing the light beam and irradiating the optical disc;
A diffraction element having a base part on which a diffraction pattern is formed and a cover part covering the base part, and diffracting an incident light beam according to the wavelength of the light beam;
A drive unit for driving the objective lens to follow a desired track of the optical disc,
A first layer made of a first material bonded to the diffraction pattern; and a second layer made of a second material different from the first material and bonded to the first layer. An optical disk device.
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