WO2005036218A1

WO2005036218A1 - 偏光素子および偏光素子を含む光学系

Info

Publication number: WO2005036218A1
Application number: PCT/JP2004/014991
Authority: WO
Inventors: Makoto Okada; Kayoko Fujimura
Original assignee: Nalux Co., Ltd.; Japan Science And Technology Agency
Priority date: 2003-10-07
Filing date: 2004-10-05
Publication date: 2005-04-21
Also published as: EP1672395B1; US20060279841A1; DE602004030593D1; EP1672395A1; US7589895B2; EP1672395A4; JPWO2005036218A1; JP4843819B2

Abstract

　所定の波長領域の二波長に対して使用することのできる、簡単な構造の偏光素子を提供する。本発明による偏光素子は、基板に断面が三角形状の、一定周期Λの格子パターンを形成し、当該格子パターン上に基板に比べて屈折率の高い膜を付着させた2層構造からなる。第１の波長λ１および第２の波長λ２がλ１<λ２の関係を満たす場合に、格子面に対する入射角度を、θ０として Λcosθ0<λ1である。第１の波長λ１に対して、TE偏光の0次回折光の反射効率が所定の値以上であり、TM偏光の0次回折光の透過効率が所定の値以上であり、第２の波長λ２に対して、TE偏光の0次回折光の透過効率が所定の値以上であり、TM偏光の0次回折光の反射効率が所定の値以上であるように格子周期、格子高さおよび膜厚を定めている。

Description

偏光素子および偏光素子を含む光学系技術分野

本発明は、偏光素子、特に二波長に使用することのできる偏光素子おょぴ偏光素子を含む光学系に関する。さらに詳細に、光ピックアップ系において、デジタルバーサタルディスク (D V D) 用波長おょぴコンパタト .ディスク（C D) 用波長明に使用することのできる偏光ビームスプリッタおよび偏光ビームスプリッタを含む光学系に関する。背景技術書

従来の格子素子技術では、半導体レーザーの一波長に対して偏光制御による分離を行っていた。たとえば、特開 2 0 0 2— 9 0 5 3 4号公報 (第 1 7段落、図 1他）を参照することができる。つまり、 TE偏光と TM 偏光の 2つのモードで、 TE偏光時は反射し、 TM偏光時は透過させていた。しかし、二つの異なる半導体レーザーの波長に使用することはできなかった。

また、 Si0₂基板に Siと Si0₂を交互に積層させて全体 5層の矩形山を形成させて、任意の入射角度および動作波長に対して、偏光制御を行う装置も提案されているたとえば、 Tyan et al. , "Design, fabrication, and characterization of f orm-biref r ingent multilayer polarizing beam splitter" , Vol.14, No.7/July 1997/J. Opt. Soc. Am. Aを参照することができる。また、特開 2 0 0 1 -5 1 1 2 2号は、第 1ブラッグ条件より短い周期ごとに繰り返しつつ _Z軸方向に層状に積層する構造によって、入射光に位相を与えて偏波を分離する偏光ビームスプリッタを開示している。しかし、このような装置を現実に作製するのは、困難である。また、作製しても、工程が複雑であり、高コストである。

ここで、回折格子による偏光分離の原理について説明する。図 1に示すように、屈折率が n lの媒質から n2の媒質に光が進む。境界には、周期 Λの格子が形成されている。

光には TE偏光（s偏光）、 TM偏光（p偏光）と呼ばれる偏光がある。回折格子に光が入射する場合に、格子の溝に対して電界が平行に振動する方向の偏光を TE偏光と呼び、電界が垂直に（磁界が平行に）振動する方向の偏光を TM偏光と呼ぶ。

回折格子が波長えに対し、入射角度 θ。、周期 Λを用いて

Acos0。くえ（ 1 ) の条件が満たされたとき、その回折格子構造は、光にとって有効屈折率 n_eff で表される薄膜構造内を進行しているように認識される。このとき有効屈折率 n_eff は、入射光の偏光方向によって異なり、第 1次近似では次式で書き表される。

( 3 ) ただし fは周期 Λに対する図 1における山側部分の比を表す。上式から f が 0， 1以外では、各々の偏光に対する有効屈折率の値が異なっていることがわかる。

各々の偏光状態による有効屈折率の違いの物理的意味は、光の波長よりも極めて小さい構造体を光が通過する際、構造体は散乱などを生じさせる遮蔽物として捉えられる。結果として遮蔽物を通過するのにエネルギー損失が生じ、その影響が有効屈折率として現われていると考えることができる。

この条件の下で各々の偏光成分における有効屈折率 n_eff=n_TEまたは n_e _ff = n_TM (ただし n_TE ≠n_TM ) のいずれかが、異なる媒質を進行する光の屈折の関係式（Sne l lの式）から変形される式

を満たすと、その偏光方向をもつ入射光は有効屈折率 n_eff のもつ薄膜層を通過できなくなる。この状態は図 1において、有効屈折率 n_eff のもつ薄膜層での屈折角度 θ 1がほぼ 90° に達しており、 n2側への層に光が移動できない状態に相当する。結果的に、入射したエネルギーの発散先として、反射光が生じることとなる。

以上、いずれか一方の偏光方向の光が格子構造から認識される有効屈折率 n_{ef f} の効果によって（4)式が成立すると、微小周期による偏光素子が実現することになる。

上述のように、格子部において周期を波長以下に設定することにより、電磁波として表される光は進行に伴って、回折波が生じないため、波の重ね合わせとして表現される回折効果として認識されなくなる。波の進行に対して格子部は屈折率変化の対象としてみなされ、電磁波に与える効果は仮想的な屈折率をもつ材質内での進行と同等の性質を与える。この結果、特定の波長帯域において薄膜層と同様の効果をもたらす。格子部を仮想的な屈折率をもつ材質と仮定する手法は有効屈折率法と呼ばれている。たとえば、非特許文献 2には格子形状から有効屈折率を求めるための式が記述されている。有効屈折率層は格子部の周期に対する山部の比によって有効屈折率の値が決定される。矩形型凹凸形状の格子部もまた特定の波長帯域に依存し、その設計は矩形型凹凸形状の比と高さにより決まる。たとえば、 Journal of Optical Society of America A Vol.13 No.5の 988ページや Applied Optics Vol.36 No.34の 8935ページなどに開示されているように、波長帯域を広げるために、高さ方向に対して三角形型の格子にすることによって、連続的に有効屈折率を変化させることができる。この操作により連続的に変化を与える多数の薄膜層の重ね合わせた効果と同様の性能をもたせることができる。

しかし、所定の波長領域の二波長に対して使用することのできる、簡単な構造の偏光素子は開発されていない。発明の開示

このように、所定の波長領域の二波長に対して使用することのできる、簡単な構造の偏光素子に対する大きなニーズが存在する。

本発明による偏光素子は、基板に断面が矩形状の、一定周期 Λの格子パターンを形成し、当該格子パターン上に基板に比べて屈折率の高い膜を付着させた 2層構造からなる。波長をえ、格子面に対する入射角度を、 Θ 。として Acos Θ。く；であり、 TE偏光の 0次回折光の反射効率が所定の値（0.8) 以上であり、 TM偏光の 0次回折光の透過効率が所定の値（0. 8) 以上であるように格子周期、格子高さおよび膜厚を定めている。本発明による偏光素子は、基板に断面が三角形状の、一定周期 Λの格子パターンを形成し、当該格子パターン上に基板に比べて屈折率の高い膜を付着させた 2層構造からなる。波長を、格子面に対する入射角度を、 0 。として Acos Θ。く λであり、 ΤΕ偏光および ΤΜ偏光の一方の 0次回折光の反射効率が所定の値（0.7) 以上であり、 ΤΕ偏光および ΤΜ偏光の他方の 0次回折光の透過効率が所定の値（0.7) 以上であるように格子周期、格子高さおよび膜厚を定めている。

本発明による偏光素子は、基板に断面が三角形状の、一定周期 Λの格子パターンを形成し、当該格子パターン上に基板に比べて屈折率の高い膜を付着させた 2層構造からなる。第 1の波長えェおよび第 2の波長 λ ₂ がえェ < λ ₂ の関係を満たす場合に、格子面に対する入射角度を、 0 。として Acos 0。く； L iである。第 1の波長；に対して、 TE偏光の 0次回折光の反射効率が所定の値（0.7) 以上であり、 TM偏光の 0次回折光の透過効率が所定の値（0. 7) 以上であり、第 2の波長 λ ₂ に対して、 ΤΕ偏光の 0次回折光の透過効率が所定の値（0. 7) 以上であり、 ΤΜ偏光の 0次回折光の反射効率が所定の値（0. 7) 以上であるように格子周期、格子高さおよび膜厚を定めている。

あるいは、第 1の波長ぇェに対して、 ΤΕ偏光の 0次回折光の反射効率が所定の値（0. 7) 以上であり、 ΤΜ偏光の 0次回折光の透過効率が所定の値（0. 7) 以上であり、第 2の波長： ₂ に対して、 ΤΕ偏光の 0次回折光の反射効率が所定の値（0. 7) 以上であり、 ΤΜ偏光の 0次回折光の透過効率が所定の値（0. 7 ) 以上であるように格子周期、格子高さおよぴ膜厚を定めている。

したがって、本発明による偏光素子は、基板の格子による多数の有効屈折率層と膜の格子による多数の有効屈折率層に近似でき、第 1およぴ第 2の波長に対して偏光特性を有する。また、基板上に 1層の膜を付着させた簡単な構造であり、製造方法が簡単であり、製造コストも低く低価額である。さらに、コンパクトな構造であり、装置の小型化が実現できる。

本発明の実施形態による偏光素子は、基板が合成樹脂から構成されている。

本発明の実施形態による偏光素子は、基板がァクリルまたはポリオレフィンなどの透明樹脂から構成されている。

したがって、本発明の実施形態による偏光素子は、低価額である。本発明の実施形態による偏光素子は、基板の格子パターンが金型からの転写によつて形成される。

したがって、本発明の実施形態による偏光素子は、製造方法が簡単であり、製造コストも低く低価額である。

本発明の実施形態による偏光素子は、膜が蒸着膜である。

したがって、基板上に 1層の蒸着を行えばよいので製造方法が簡単である。

本発明の実施形態による偏光素子は、蒸着膜が 1 0 ₂など基板の屈折率より高い屈折率の材料からなる。蒸着膜が T _; O ₂の場合には、樹脂との付着性が高い。

本発明の実施形態による偏光素子は、蒸着膜の厚みが 0. 3マイクロメータよりも小さい。

本発明の実施形態による偏光素子は、格子高さが格子周期よりも小さい。

本発明の実施形態による偏光素子は、第 1の波長がデジタルバーサタルディスク用波長で有り、第 2の波長がコンパクト ·ディスク用波長である。

したがって、デジタルバーサタルディスクおよびコンパクト . ディスク両用の光ピックアップシステムに使用することができる。

本発明の光学系は、第 1の波長の光源と、第 2の波長の光源と、偏光素子とを含む。偏光素子は、いずれかの波長の光源からの光を、ディスクに到達するように反射させ、ディスクに反射された戻りの光を透過させるように構成される。

本発明の光学系は、第 1の波長の光源と、第 2の波長の光源と、請偏光素子とを含む。偏光素子は、第 1および第 2の波長の光源からの光を、ディスクに到達するように反射させ、ディスクに反射された戻りの光を透過させるように構成される。

したがって、デジタルバーサタルディスクおよびコンパクト ·デイスク両用の光ピックァップシステムなどに使用することができる。

図面の簡単な説明

第 1図は、回折格子による偏光分離の原理について説明する。

第 2図は、本発明の 2層三角形状格子の構造を示す。

第 3図は、本発明の 2層三角形状格子を示す。

第 4図は、 2層矩形状格子を示す。

第 5図は本発明の 2層三角形状格子（数値実施例 1 ) の回折効率を示す。

第 6図は本発明の 2層三角形状格子（数値実施例 1 ) の波長性を示す。

第 7図は本発明の 2層三角形状格子（数値実施例 1 ) の入射角依存性を示す。

第 8図は本発明の 2層三角形状格子（数値実施例 2 ) の回折を示す。

第 9図は本発明の 2層三角形状格子（数値実施例 2 ) の波長依存性を示す。

第 1 0図は、本発明の 2層三角形状格子（数値実施例 2 ) の入射角依存性を示す。

第 1 1図は、 2層矩形状格子の構造を示す。

第 1 2図は、 2層矩形状格子の回折効率を示す。

第 1 3図は、 2層矩形状格子の波長依存性を示す。

第 1 4図は、 2層矩形状格子の入射角依存性を示す。

第 1 5図は、本発明の数値実施例 1または 2の偏光ビームスプリッタを使用した光ピックァップシステムの構成を示す。

第 1 6図は、本発明の数値実施例 3の偏光ビームスプリッタを使用した光ピックァップシステムの構成を示す。発明を実施するための最良の形態

本発明の実施形態による二波長偏光ビームスプリッタは、基板に断面が三角形状の、一定周期 Λの格子パターンを形成し、当該格子パターン上に基板に比べて屈折率の高い膜を付着させた 2層構造からなる。当該 2 層構造を図 2に示す。基板は樹脂であり、アクリルまたはポリオレフィンであることが好ましい。基板上の格子パターンは、樹脂成形金型に形成した微細形状を転写することで作成する。樹脂成形金型に形成しておく微細形状は、レーザビーム加工装置により作成する。このように、転写された、樹脂基板の格子パターン上に、高屈折率層として T i 02膜などの樹脂よりも屈折率の高い膜を、たとえば蒸着によって成膜する。蒸着による場合、製造上の制限から膜厚は 0. 3 mよりも小さくなる。

なお、第 1の波長 λ ₁ およぴ第 2の波長え ₂ が λ i くえ ₂ の関係を満たす場合に、格子面に対する入射角度を、 0 。として、格子周期 Λは、

A c o s Θ。くえ i の関係を満たすように設定する。また、格子高さは、格子周期よりも小さくなるように設定する。

以下では、第 1の波長は D V D用波長（0. 66 μ πι ) 、第 2の波長として C D用波長（0 . 785 μ m ) とする。

ここで、本発明の 2層三角形状格子（図 3 ) について、 2層矩形状格子 (図 4 ) と比較して説明する。 2層矩形状格子は、基板の格子による有効屈折率層 1および膜の格子による有効屈折率層 2の 2層の有効屈折率層に近似できる。本発明の 2層三角形状格子は、基板の格子による n層の有効屈折率層と膜の格子による n ' 層の有効屈折率層に近似できる。このような構造により、 2波長に対して変更特性を持たせることが可能となる。

具体的には、格子周期を調整することにより、 TE偏光および TM偏光の波長依存特性を調整する。 D V D用波長の反射または透過効率がいずれかの偏光でピークとなり、 C D用波長の反射または透過効率がいずれかの偏光でピークとなるようにする。また、樹脂高さと膜厚を調整してピーク効率を調整する。

それぞれの波長について、一方の偏光で透過し（透過効率が一定値以上）、他方の偏光で反射（反射効率が一定値以上）するようにすればよい。

以下において、数値実施例について説明する。

(数値実施例 1 )

本実施例の 2層三角形状格子の仕様を表 1に示す。 pitch 0.8 μ m 断面形状：三角形樹脂高さ 0.2690476 μ m

蒸着膜厚 0.2959524 μ m

樹脂十膜 0.565 μ m ここで樹脂高さとは、樹脂部分の格子高さである。

D V D用波長および C D用波長の、偏光角度に対する回折効率（透過，反射効率）を図 5に示す。偏光角度は、 0度が TM偏光、 90度が TE偏光である。格子面への入射角度は、 4 5度である。また、 TEモードおよぴ TMモードの波長依存特性を図 6に示す。図 6は、図 5の T E偏光およぴ TM偏光の状態から、波長を変化させたものである。 D V D用波長および C D用波長の、入射角依存性を図 7に示す。図 7は、図 5の T E偏光および T M偏光の状態から、入射角を変化させたものである。

図 5から明らかなように、 D V D用波長の TE偏光は、 80%以上反射され、 D VD用波長の TM偏光は、 70%以上透過される。また、 C D用波長の TE偏光は、 70%以上透過され、 C D用波長の Ή1偏光は、 80%以上反射される。このように、本実施例の 2層三角形状の格子は、 D V D用波長および C D用波長に対して偏光特性を有する。

(数値実施例 2)

本実施例の 2層三角形状格子の仕様を表 2に示す。表 2

断面形状：三角形

ここで樹脂高さとは、樹脂部分の格子高さである。

D V D用波長および C D用波長の、偏光角度に対する回折効率（透過 ·反射効率）を図 8に示す。偏光角度は、 0度が TM偏光、 90度が TE偏光である。格子面への入射角度は 4 5度である。また、 TEモードおょぴ TMモードの波長依存特性を図 9に示す。図 9は、図 8の T E偏光および TM偏光の状態から、波長を変化させたものである。 D V D用波長およぴ C D用波長の、入射角依存性を図 1 0に示す。図 1 0は、図 8の T E 偏光おょぴ TM偏光の状態から、入射角を変化させたものである。図 8から明らかなように、 D VD用波長の TE偏光は、 80%以上反射され、 D VD用波長の TM偏光は、 70%以上透過される。また、 CD用波長の TE偏光は、 80%以上反射され、 CD用波長の TM偏光は、 80%以上透過される。このように、本実施例の 2層三角形状の格子は、 DVD用波長および CD用波長に対して偏光特性を有する。

(数値実施例 3 )

つぎに数値実施例 3として、 2層矩形状格子について説明する。 2層矩形状格子の構造を図 11に示す。

数値実施例 3の 2層矩形状格子の仕様を表 3に示す。表 3

断面形状：矩形

ここで樹脂高さとは、樹脂部分の格子高さである。

D VD用波長および C D用波長の、偏光角度に対する回折効率（透過 ·反射効率）を図 1 2に示す。格子面への入射角度は 4 5度である。偏光角度は、 0度が TM偏光、 90度が TE偏光である。また、 TEモードおよび TMモードの波長依存特性を図 1 3に示す。図 1 3は、図 1 2の T E偏光および TM偏光の状態から、波長を変化させたものである。 DVD用波長および CD用波長の、入射角依存性を図 1 4に示す。図 1 4は、図 1 2の T E偏光おょぴ TM偏光の状態から、入射角を変化させたもので fcる。

図 1 2から明らかなように、 D VD用波長の TE偏光は、 80%以上反射され、 D VD用波長の TM偏光は、 80%以上透過される。しかし、図 1 2 から明らかなように、 CD用波長に対しては偏光特性を有していない。光ピックァップ光学系

本発明の偏光ビームスプリッタを使用した光ピックアップシステムの構成を、図 1 5およぴ図 1 6にしたがって説明する。

図 1 5において、 2波長レーザー光源 1から発したビームは、偏光ビームスプリッタ 2によって反射され、コリメータレンズ 3、固定ミラ一 4および対物レンズ 5を経てディスク（DVDまたは CD) 6に至る。偏光ビームスプリッタ 2とコリメータレンズ 3との間には、図示しない 1ノ 4波長板が設けられる。ディスク 6で反射されこビームは、対物レンズ 5、固定ミラー 4、コリメータレンズ 3および 1 Z 4波長板を経由して偏光ビームスプリッタ 2に戻る。ビームは戻るまで 1ノ 4波長板を 2回通過しているので位相が 9 0度変化する。このビームは、偏光ビームスプリッタ 2を通過し、集光レンズ 7を経てフォトダイォード 8によつて検出される。

偏光ビームスプリッタ 2 として、数値実施例 1 の 2層三角形状格子を使用している場合について説明する。 D V D用波長の光は、 2波長レーザ一光源 1から偏光ビームスプリッタ 2に TE偏光の状態で入射される。したがって、偏光ビームスプリッタ 2で反射される（図 5の左の図）。戻つた光は、 TM偏光の状態であるので、偏光ビームスプリッタ 2を透過する（図 5の左の図）。他方、 C D用波長の光は、レーザー光源 1から偏光ビームスプリッタ 2に TM偏光の状態で入射される。したがって、偏光ビームスプリッタ 2で反射される（図 5の右の図）。戻った光は、 TE偏光の状態であるので、偏光ビームスプリッタ 2を透過する（図 5の右の図）。

偏光ビームスプリッタ 2 として、数値実施例 2 の 2層三角形状格子を使用している場合について説明する。 D V D用波長の光は、 2波長レーザ一光源 1から偏光ビームスプリッタ 2に TE偏光の状態で入射される。したがって、偏光ビームスプリッタ 2で反射される（図 8の左の図）。戻つた光は、 TM偏光の状態であるので、偏光ビームスプリッタ 2を透過する（図 8の左の図）。他方、 C D用波長の光も、レーザー光源 1から偏光ビームスプリッタ 2に TE偏光の状態で入射される。したがって、偏光ビームスプリッタ 2で反射される（図 8の右の図）。戻った光は、 TM偏光の状態であるので、偏光ビームスプリッタ 2を透過する（図 8の右の図）。

図 1 6において、 D V D波長レーザー光源 9から発したビームは、偏光ビームスプリッタ 1 0によって反射され、コリメータレンズ 1 3、固定ミラー 1 4および対物レンズ 1 5を経てディスク（D V Dまたは C D ) 1 6に至る。偏光ビームスプリッタ 1 0とコリメータレンズ 1 3との間には、図示しない 1ノ 4波長板が設けられる。ディスク 1 6で反射されたビームは、対物レンズ 1 5、固定ミラー 1 4、コリメータレンズ 1 3および 1 Z 4波長板を経由して偏光ビームスプリッタ 1 0に戻る。ビームは戻るまで 1 / 4波長板を 2回通過しているので位相が 9 0度変化する。このビームは、偏光ビームスプリッタ 1 0を通過し、偏光ビームスプリッタ 1 2を通過し、集光レンズ 1 7を経てフォトダイォード 1 8によって検出される。

一方、 C D波長レーザー光源 1 1から発したビームは、偏光ビームスプリッタ 1 2によって反射され、偏光ビームスプリッタ 1 0を透過し、コリメータレンズ 1 3、固定ミラー 1 4および対物レンズ 1 5を経てデイスク（D V Dまたは C D ) 1 6に至る。偏光ビームスプリッタ 1 0とコリメータレンズ 1 3 との間には、図示しない 1 / 4波長板が設けられる。ディスク 1 6で反射されたビームは、対物レンズ 1 5、固定ミラー 1 4、コリメータレンズ 1 3および 1ダ4波長板を経由して偏光ビームスプリッタ 1 0に戻る。ビームは戻るまで 1 / 4波長板を 2回通過しているので位相が 9 0度変化する。このビームは、偏光ビームスプリッタ 1 0を通過し、偏光ビームスプリッタ 1 2を通過し、集光レンズ 1 7を経てフォトダイォード 1 8によって検出される。

偏光ビームスプリッタ 1 0 として、数値実施例 3 の 2層矩形状格子を使用する場合について説明する。 D V D用波長の光は、 D V D波長レーザ一光源 9から偏光ビームスプリツタ 1 0に TE偏光の状態で入射される。したがって、偏光ビームスプリッタ 1 0で反射される（図 1 2の左の図）。戻った光は、 TM偏光の状態であるので、偏光ビームスプリッタ 2 を透過する（図 1 2の左の図）。他方、 C D用波長の光は、レーザー光源 1 1から偏光ビームスプリッタ 1 2に TM偏光の状態で入射される。したがって、偏光ビームスプリッタ 1 2で反射され、偏光ビームスプリッタ 1 0に入射され透過する（図 1 2の右の図）。戻った光は、 TE偏光の状態であるので、偏光ビームスプリッタ 1 0を透過し（図 1 2の右の図）、偏光ビームスプリッタ 1 2に入射され透過する。

Claims

請求の範囲

1 . 偏光素子であって、基板に断面が矩形状の、一定周期 Λの格子パターンを形成し、当該格子パターン上に基板に比べて屈折率の高い膜を付着させた 2層構造からなり、波長をえ、格子面に対する入射角度を、 Θ 0として A c o s Θ。くえであり、 TE偏光の 0次回折光の反射効率が所定の値以上であり、 TM偏光の 0次回折光の透過効率が所定の値以上であるように格子周期、格子高さおよび膜厚を定めた偏光素子。

2 . 所定の値が、 0. 8である請求項 1に記載の偏光素子。

3 . 偏光素子であって、基板に断面が三角形状の、一定周期 Λの格子パターンを形成し、当該格子パターン上に基板に比べて屈折率の高い膜を付着させた 2層構造からなり、波長を I、格子面に対する入射角度を、 0。として A c o s Θ。く λであり、 ΤΕ偏光および ΤΜ偏光の一方の 0次回折光の反射効率が所定の値以上であり、 ΤΕ偏光および ΤΜ偏光の他方の 0次回折光の透過効率が所定の値以上であるように格子周期、格子高さおよび膜厚を定めた偏光素子。

4 . 所定の値が、 0 . 7である請求項 3に記載の偏光素子。

5 . 偏光素子であって、基板に断面が三角形状の、一定周期 Λの格子パターンを形成し、当該格子パターン上に基板に比べて屈折率の高い膜を付着させた 2層構造からなり、第 1 の波長； Lェおよび第 2の波長え ₂が λェくえ ₂ の関係を満たす場合に、格子面に対する入射角度を、 Θ。として A c o s Θ。く λ iであり、第 1の波長に対して、 ΤΕ偏光の 0次回折光の反射効率が所定の値以上であり、 ΤΜ偏光の 0次回折光の透過効率が所定の値以上であり、第 2の波長え ₂に対して、 ΤΕ偏光の 0次回折光の透過効率が所定の値以上であり、 ΤΜ偏光の 0次回折光の反射効率が所定の値以上であるように格子周期、格子高さおよび膜厚を定めた偏光素子。

6 . 所定の値が、 0. 7である請求項 5に記載の偏光素子。

7 . 偏光素子であって、基板に断面が三角形状の、一定周期 Λの格子パターンを形成し、当該格子パターン上に基板に比べて屈折率の高い膜を付着させた 2層構造からなり、第 1 の波長えおよび第 2の波長； L ₂が iく L ₂ の関係を満たす場合に、格子面に対する入射角度を、 0。として A cos e ^ であり、第 1の波長 λ に対して、 ΤΕ偏光の 0次回折光の反射効率が所定の値以上であり、 ΤΜ偏光の 0次回折光の透過効率が所定の値以上であり、第 2の波長 λ ₂に対して、 ΤΕ偏光の 0次回折光の反射効率が所定の値以上であり、 ΤΜ偏光の 0次回折光の透過効率が所定の値以上であるように格子周期、格子高さおよび膜厚を定めた偏光素子。

8 . 所定の値が、 0. 7である請求項 7に記載の偏光素子。

9 . 基板が合成樹脂から構成される請求項 1から 8のいずれか一項に記載の偏光素子。

1 0 . 基板がァクリルまたはポリオレフィンなどの透明樹脂から構成される請求項 9に記載の偏光素子。

1 1 . 基板の格子パターンが金型からの転写によって形成される請求項 1から 1 ◦のいずれか一項に記載の偏光素子。

1 2 . 膜が蒸着膜である請求項 1から 1 1のいずれか一項に記載の偏光素子。

1 3 . 蒸着膜が Τ；〇₂など基板の屈折率より高い屈折率の材料からなる請求項 1 2に記載の偏光素子。

1 4 . 蒸着膜の厚みが 0. 3マイクロメータよりも小さい請求項 1 2または 1 3に記載の偏光素子。

1 5 . 格子高さが格子周期よりも小さい請求項 1から 1 4のいずれか一項に記載の偏光素子。

1 6 . 第 1の波長がデジタルバーサタルディスク用波長で有り、第 2の波長がコンパクト ·デイスク用波長である請求項 5から 8のいずれか一項に記載の偏光素子。

1 7 . 第 1の波長の光源と、第 2の波長の光源と、請求項 1から 8のいずれか 1項の偏光素子とを含む光学系であって、偏光素子は、いずれかの波長の光源からの光を、ディスクに到達するように反射させ、デイスクに反射された戻りの光を透過させるように構成された、光学系。

1 8 . 第 1の波長の光源と、第 2の波長の光源と、請求項 5から 8のいずれか 1項の偏光素子とを含む光学系であって、偏光素子は、第 1および第 2の波長の光源からの光を、ディスクに到達するように反射させ、ディスクに反射された戻りの光を透過させるように構成された、光学系