ホログラム光学素子用原盤
【課題】ホログラム光学素子原盤について、原盤や複製用記録層の基板厚、及びホログラム光学素子の回折角の自由な設計が可能であり、複製の際に原盤直前に集光レンズを必要としないホログラム光学素子原盤を提供する。
【解決手段】本発明の原盤は、特定の方向からの再生光３５の入射により、原盤に対して垂直方向に回折する１次回折光３６ａと、原盤に対して斜め方向に回折する１次回折光３６ｂを生成する。原盤からの回折光同士の二光束干渉により、ホログラム光学素子を複製する。
【解決手段】本発明の原盤は、特定の方向からの再生光３５の入射により、原盤に対して垂直方向に回折する１次回折光３６ａと、原盤に対して斜め方向に回折する１次回折光３６ｂを生成する。原盤からの回折光同士の二光束干渉により、ホログラム光学素子を複製する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム光学素子用原盤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、およびＢＤ（Blu-ray Disc）などのように、光情報記録再生用の光源の波長が異なり、複数規格の光ディスクが普及している。この記録再生機器をノートパソコンなどの電子機器に組み込む際には、小型化および薄型化が求められ、記録再生機器における各波長に対応した光ピックアップ装置も同様に小型化および薄型化することが求められている。さらには、各光ディスク用の記録再生機器を一体化し、全ての光ディスクの記録再生が行える記録再生機器を組み込む際には、光ピックアップの薄型化がより一層求められる。薄型化した光ピックアップ装置を提供するために、回折光学素子を用いて、光ディスクからの戻り光をフォーカス信号用の受光素子とトラック信号用の受光素子とに回折させる手法が提案されている。
【０００３】
図１５に、光ピックアップ装置の概略図を示す。光ピックアップ装置は、たとえば次のように構成される。光ピックアップ装置は、光源である半導体レーザ１０，１１と、ダイクロイックミラー１２と、コリメータレンズ９と、回折格子８と、ビームスプリッタ５と、１／４波長板３と、対物レンズ２と、センサレンズ４と、回折光学素子６と、受光素子７とを含む。光ピックアップ装置において、半導体レーザ１０から放射される光は、コリメータレンズ９によって略平行光にされ、回折格子８によって少なくとも０次透過光と、１次回折光とに回折される。回折格子８から出射された光は、ビームスプリッタ５を透過し、１／４波長板３によって円偏光に変換され、対物レンズ２によって集光されて光ディスク１上に照射される。光源である半導体レーザ１１は半導体レーザ１０とは異なる波長であり、ダイクロイックミラー１２により半導体レーザ１０の光軸と結合し、同様に光ディスク１上に照射される。光ディスク１からの反射光は再び１／４波長板３によって入射時と９０°回転した直線偏光に変換され、ビームスプリッタ５により反射し、センサレンズ４によって集束し、回折光学素子６により一部回折され、受光素子７に入射する。受光素子７のそれぞれは、フォーカス信号用もしくはトラック信号用である。
【０００４】
より薄型な光ピックアップ装置を提供するためには、光束分離に係る回折光学素子６の回折角を大きくする必要があるが、短波長の戻り光を大きい回折角で回折するためには回折光学素子６のピッチを微小化することが必要であり、フォトリソグラフィ技術による製作が非常に困難である。そのため、特開２００５−１１４７８号公報のように、二光束干渉法により屈折率格子を光記録材料に記録したホログラム光学素子を光ピックアップ装置の回折光学素子として用いることが注目されている。二光束干渉法で作成したホログラム光学素子は、回折角の自由な設計が可能であり、高い回折効率を実現することも可能である。また、フォトリソグラフィ技術で作成したレリーフ型ホログラム素子では、多層ディスク利用時において、非再生層からの反射光がレリーフ型ホログラム素子上で回折され、迷光が発生してしまう。二光束干渉法で作成した体積型ホログラム光学素子では、非再生層からの反射光が再生層からの反射光と位相状態が異なるために、体積型ホログラム光学素子上で回折されず、記録再生時の迷光を抑制することも可能である。
【０００５】
このようなホログラム光学素子の作製は、フォーカス信号用やトラック信号用の光束に分離するためのセクターマスクを介し、光ピックアップの基となる０次透過光と同等の光束と、各受光素子へ入射する光束との二光束を光記録材料上で干渉させることで行う。複数の箇所に焦点位置を有するようなホログラム光学素子を作製するためには、煩雑な作製工程を必要とするため、光学素子を作製するための原盤を予め作製し、その原盤を介して、ホログラム光学素子を複製、大量製造する方法が注目されている。特開２００５−１１４７８号公報では前記セクターマスクを記録材料の直前に配置し、二光束干渉露光により原盤を作製し、ホログラム光学素子の複製を行っている。より詳細には、原盤と複製用記録材料を略密着させ、原盤の０次透過光と０次透過光から生じる1次回折光との二光束を同様に複製用記録材料上で干渉させることで複製を行っている。特開２００５−３３１７５８号公報に記載された複製法においては、原盤の０次透過光と１次回折光とが複製用記録材料上で所望の重なりとなるよう、原盤上のホログラム領域間に隙間を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１１４７８号公報
【特許文献２】特開２００５−３３１７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように二光束干渉法でホログラム光学素子を作製において、前記二光束はいずれも集束光であり、セクターマスクで切り欠いた円形状でない光束であるため、所望のホログラム光学素子となるよう重ね合わせることが困難である。特開２００５−１１４７８号公報においては、原盤と複製用記録材料を略密着させ複製を行っているが、回折角を大きくするよう二光束間の角度を大きくとると、前記略密着間にある原盤用並びに複製用記録材料用の基板が厚い場合、基板厚分の光路で二光束が離れるため、複製用記録材料内での二光束を重ね合わせるが困難となる。このように、基板の厚みと回折角とを十分自由に設計できないことが問題である。また、異なる複製法として特開２００５−１１４７８号公報において、原盤と複製用記録材料との間にリレーレンズ系を組むことで、原盤の０次透過光と１次回折光を複製する記録材料内で二光束干渉露光する方法が記載されている。この手法においては、リレーレンズと原盤との光軸調整が容易でなく、また１つのホログラム光学素子複製につき１対のリレーレンズを要するため、複製が非効率である。
【０００８】
また、特開２００５−３３１７５８号公報の実施例に記載されている複製法においては、原盤の０次透過光と１次回折光とが複製用記録材料上で所望の重なりとなるよう、原盤上のホログラム領域間に隙間を設けているが、原盤を再生する際に、集光レンズを使用しているため、１つの原盤に対し、１つの集光レンズを要するため、同様に原盤とレンズとの光軸調整が困難である。また、大量生産を図る際に、複数の同原盤を用意すると、原盤の数だけ集光レンズを必要とし、複製が非効率である。
【０００９】
本発明は上記事情を鑑みなされたもので、その目的は、光ピックアップ用のホログラム光学素子を複製するホログラム光学素子用原盤について、原盤や複製用記録材料の基板厚、及びホログラム光学素子の回折角の自由な設計が可能であり、複製の際に原盤直前に集光レンズを必要としないホログラム光学素子用原盤を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るホログラム光学素子用原盤は、入射光が入射される第１ホログラム記録層を備え、入射光が入射されることで、ホログラム光学素子の第２ホログラム記録層に干渉縞を形成可能なホログラム光学素子用原盤である。上記第１ホログラム記録層は、入射光を回折し、第１回折光を射出する第１回折パターンと、入射光を回折し、第２回折光を射出する第２回折パターンとを含む。上記第１回折光の少なくとも一部と第２回折光の少なくとも一部とは互いに交差する。
【００１１】
上記第１ホログラム記録層は、厚み方向に配列する第１主表面および第２主表面を含む。上記入射光は、第１主表面に入射され、第１回折光および第２回折光は、第２主表面から射出される。上記第１回折光は、第２主表面に対して垂直な方向に射出される光束を含み、第２回折光は、第２主表面に対して斜めに射出される光束を含む。好ましくは、上記入射光は、平面波であり、第１回折光は、第１焦点に集光し、第２回折光は、第２焦点に集光する。
【００１２】
好ましくは、上記第１焦点および第１回折パターンとの間に位置し、第１回折光が通る第１領域と、第２焦点および第２回折パターンとの間に位置し、第２回折光が通る第２領域とが重なる。
【００１３】
好ましくは、上記第１焦点と第２焦点とは、第１ホログラム記録層に対して平行な仮想平面上に配列する。
【００１４】
好ましくは、上記第１ホログラム記録層に形成され、入射光を回折させると共に入射光が回折した回折光を第３焦点に集光させる第３回折パターンをさらに備える。上記第３焦点および第３回折パターンの間に位置し、第３回折パターンによって回折した第３回折光が通る第３領域と第１領域とは交差する。
【００１５】
好ましくは、上記第１焦点、第２焦点および第３焦点は、第１ホログラム記録層に対して平行な仮想平面上に配列し、第３焦点は、第１焦点および第２焦点を通る仮想軸線から離れた位置に設けられる。
【００１６】
好ましくは、上記第１回折パターンの一部と、第２回折パターンの一部および第３回折パターンの一部が互いに重なる。
【００１７】
好ましくは、上記第１ホログラム記録層は二光束干渉法により干渉縞が記録される体積型ホログラムである。
【００１８】
好ましくは、上記第１回折パターンおよび第２回折パターンが複数設けられる。
ホログラム光学素子用原盤の製造方法としては、たとえば、入射光を回折させる第１回折パターン、および入射光を回折させる第２回折パターンが形成された第１ホログラム記録層を備え、第１回折パターンによって回折した第１回折光の少なくとも一部と、第２回折パターンによって回折した第２回折光の少なくとも一部とが互いに交差するホログラム光学素子用原盤を準備する工程を備える。ホログラム光学素子用原盤の製造方法は、第１回折光および第２回折光が交差する位置に第２ホログラム記録層を配置する工程と、第１ホログラム記録層に対して所定の入射角度で光を入射し、第１回折光および第２回折光の干渉縞を第２ホログラム記録層に形成する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のホログラム光学素子用原盤によれば、光ピックアップ用のホログラム光学素子を複製する際に、原盤や複製用記録材料の基板厚、及びホログラム光学素子の回折角の自由な設計が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）はホログラム光学素子の概要を示す平面図であり、（ｂ）はホログラム光学素子の側面図である。
【図２】（ａ）は、ホログラム光学素子の原盤を模式的に示す平面図であり、（ｂ）は、ホログラム光学素子の製造工程を模式的に示す側面図である。
【図３】本発明のホログラム光学素子の原盤を示す模式図である。
【図４】本発明の原盤を用いたホログラム光学素子の製造方法を示す模式図である。
【図５】本発明の原盤を用いたホログラム光学素子の大量製造方法を示す模式図である。
【図６】本発明の原盤の作製方法、第１工程を示す模式図である。
【図７】本発明の原盤を作製するための、セクターマスクの構成例である。
【図８】本発明の原盤の作製方法、第２工程を示す模式図である。
【図９】本発明の原盤の作製方法、第３工程を示す模式図である。
【図１０】本発明の原盤の作製方法、第４工程を示す模式図である。
【図１１】本発明の原盤の作製方法、第５工程を示す模式図である。
【図１２】カップリングプリズムを用いた、原盤の作製方法を説明するための図である。
【図１３】（ａ）本発明の原盤を作製する製造装置を示す模式図であり、（ｂ）は（ａ）に示す状態から駆動した後の製造装置を示す模式図である。
【図１４】本発明の原盤を作製するための、第２の製造装置を示す模式図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す状態から駆動した状態を示す模式図である。
【図１５】光ピックアップの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に係る光学素子について、ホログラム光学素子用原盤およびホログラム光学素子の製造方法などについて説明する。
【００２２】
（ホログラム光学素子の原盤）
本発明のホログラム光学素子の原盤について、図１および図２を用いて説明する。図１（ａ）は、ホログラム光学素子の概要を示す平面図であり、図１（ｂ）は、ホログラム光学素子の側面図である。
【００２３】
図１（ｂ）に示すように、ホログラム光学素子２１は、ホログラム記録層２３と、このホログラム記録層２３の両側に配置され、ホログラム記録層２３を封止する基板２４とを含む。基板２４は、ガラスやポリカーボネイトなどの透明基板であっても良い。あるいは、ホログラム記録層２３の片面を保護膜で覆うようにしてもよい。図１（ａ）に示すように、ホログラム記録層２３には、集合屈折率格子（集合回折パターン）２２が形成されている。集合屈折率格子２２は、複数の屈折率格子（回折パターン）２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ１，２２ｄ２，２２ｅ１，２２ｅ２を含む。この図１に示す例においては、集合屈折率格子２２の外周縁部は、円形となるように形成されている。
【００２４】
ホログラム光学素子２１に対し、０次透過光２６が垂直に入射することで、各屈折率格子２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ１，２２ｄ２，２２ｅ１，２２ｅ２から０次透過光２６と、１次回折光２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ１，２７ｄ２，２７ｅ１，２７ｅ２が出射される。
【００２５】
０次透過光２６は、焦点２８ａに集光する。１次回折光２７ｂは、焦点２８ｂに集光し、１次回折光２７ｃは、焦点２８ｃに集光する。１次回折光２７ｄ１，２７ｄ２は、焦点２８ｄに集光し、１次回折光２７ｅ１，２７ｅ２は、焦点２８ｅに集光する。なお、この図１（ａ），（ｂ）に示す例においては、各焦点２８ａ〜２８ｅには、受光素子２０ａ〜２０ｅが配置されている。受光素子２０ａ〜２０ｅを、ホログラム記録層２３に対して平行な仮想平面上に配置できるよう、各焦点２８ａ〜２８ｅは前記仮想平面上に配列する。
【００２６】
図２（ａ）は、ホログラム光学素子を製造する際に用いる原盤３２を模式的に示す平面図であり、図２（ｂ）は、ホログラム光学素子の原盤３２の側面図であり、原盤３２とホログラム光学素子２１との相対的な位置関係を示す側面図である。図２（ａ）に示された原盤３２は、図１（ａ）に示すホログラム光学素子２１の集合屈折率格子２２を記録するための原盤であり、再生光と同等の光束を原盤３２に照射することで、二光束干渉により、集合屈折率格子２２の各屈折率格子を記録する。図２に示すように、原盤３２は、ホログラム記録層３３と、ホログラム記録層３３を封止する基板３４とを含む。基板３４は、ガラスやポリカーボネイトなどの透明基板であっても良い。あるいは、ホログラム記録層３３の片面を保護する保護膜で覆うようにしてもよい。
【００２７】
図２（ａ）に示すうように、ホログラム記録層３３には、集合屈折率格子（集合回折パターン）３０が形成されており、集合屈折率格子３０は、複数の屈折率格子（回折パターン）３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ１，３０ｄ２，３０ｅ１，３０ｅ２が形成されている。原盤３２の屈折率格子３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ１，３０ｄ２，３０ｅ１，３０ｅ２に対し、特定の方向から平面波である再生光３５を原盤３２の一方の主表面から入射することで、再生光３５が屈折率格子３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ１，３０ｄ２，３０ｅ１，３０ｅ２で回折する。そして、１次回折光３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ１，３６ｄ２，３６ｅ１，３６ｅ２が原盤３２の他方の主表面から出射する。
【００２８】
屈折率格子３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ１，３０ｄ２，３０ｅ１，３０ｅ２は、図１における焦点２８ａ〜２８ｅから、各焦点２８ａ〜２８ｅに対応する０次透過光２６および１次回折光２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ１，２７ｄ２，２７ｅ１，２７ｅ２の進行方向と反対の方向へ０次透過光２６および１次回折光２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ１，２７ｄ２，２７ｅ１，２７ｅ２を伸ばした各仮想光と、図２（ｂ）に示すホログラム記録層３３とが交差する位置に形成されている。そして、屈折率格子３０ａの一部と、屈折率格子３０ｂの一部と、屈折率格子３０ｄ２の一部とが互いに重なっている。
【００２９】
図２（ｂ）において、焦点３７ａ〜３７ｅと、図１（ｂ）の焦点２８ａ〜２８ｅとが一致している。そして、図１（ｂ）に示す０次透過光２６および各屈折率格子２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ１，２２ｄ２，２２ｅ１，２２ｅ２は、図２（ｂ）に示す１次回折光３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ１，３６ｄ２，３６ｅ１，３６ｅ２と重なる。
【００３０】
屈折率格子３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ１，３０ｄ２，３０ｅ１，３０ｅ２は、再生光３５と同等な光束と、１次回折光３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ１，３６ｄ２，３６ｅ１，３６ｅ２と同等な光束との二光束干渉により記録される。
【００３１】
さらに、詳細については、後述するが、図１（ａ）および図２（ｂ）において、集合屈折率格子２２は、屈折率格子（第１回折パターン）３０ａからの１次回折光３６ａが通る位置にホログラム記録層２３を配置すると、図１（ａ）に示す屈折率格子（第１回折パターン）２２ｂは、図２（ａ）に示す屈折率格子３０ｂからの１次回折光３６ｂと、屈折率格子３０ａからの１次回折光３６ａとが交差する領域に形成される。
【００３２】
図１（ａ）に示す屈折率格子２２ｃは、図２（ａ）に示す屈折率格子３０ｃからの１次回折光３６ｃと屈折率格子３０ａからの１次回折光３６ａとが交差する領域に形成される。図１（ａ）に示す屈折率格子２２ｄ１は、図２（ａ）に示す１次回折光３６ａと、屈折率格子３０ｄ１からの１次回折光３６ｄ１とが交差する領域に形成される。図１（ａ）に示す屈折率格子２２ｄ２は、図２（ａ）に示す１次回折光３６ａと、屈折率格子（第３回折パターン）３０ｄ２からの１次回折光３６ｄ２とが交差する領域に形成される。図１（ａ）に示す屈折率格子２２ｅ１は、図２（ａ）に示す１次回折光３６ａと、屈折率格子３０ｅ１からの１次回折光３６ｅ１とが交差する領域に形成される。図１（ａ）に示す屈折率格子２２ｅ２は、図２（ａ）に示す１次回折光３６ａと、屈折率格子３０ｅ１からの１次回折光３６ｅ２とが交差する領域に形成される。
【００３３】
なお、図２（ａ）に示す屈折率格子を適宜変更することで、ホログラム光学素子２１の集合屈折率格子２２を適宜変更することができる。
【００３４】
（原盤を用いたホログラム光学素子の製造方法）
本発明の原盤を用いたホログラム光学素子の複製方法について、図３から図５を用いて説明する。図３は、ホログラム光学素子の製造方法を示す模式図である。なお、この図３から図５に示すホログラム光学素子の製造方法においては、説明をわかり易くするために、集合屈折率格子３０のうち、屈折率格子３０ａ，３０ｂに着目して説明しており、図３は、図２の原盤３２から放射される回折光の光束のうち、１次回折光３６ａおよび１次回折光３６ｂのみを抜粋して示したものである。
【００３５】
まず、原盤３２を準備する。原盤３２は、厚さ方向に配列する２つの主表面を含むホログラム記録層３３と、ホログラム記録層３３の各主表面に配置された基板３４とを含む。そして、原盤３２から所定の間隔をあけて複製用記録素子４５を配置する。当然のことながら、複製用記録素子４５を配置した後、原盤３２を複製用記録素子４５から間隔をあけて配置してもよい。複製用記録素子４５は、厚さ方向に対向する２つの主表面を有する基板４３と、基板４３の主表面のうち、原盤３２と対向する主表面に形成されたホログラム記録層４６とを含む。
【００３６】
そして、原盤３２に対して、特定の方向から平面波である再生光３５を入射させる。原盤３２のホログラム記録層３３には、屈折率格子３０ａ，３０ｂが記録されており、集束光が回折して、１次回折光３６ａ、３６ｂが屈折率格子３０ａ，３０ｂから放射される。
【００３７】
１次回折光３６ａは、光ピックアップにおいて、ホログラム光学素子を透過する０次透過光と同等な光束であり、１次回折光３６ｂは、光ピックアップにおいて、受光素子２０ｂに入射する１次回折光と同等な光束である。１次回折光３６ａは、ホログラム記録層３３の主表面のうち、複製用記録素子４５と対向する主表面に対して垂直に進む光束を含む。
【００３８】
１次回折光３６ｂは、ホログラム記録層３３の主表面のうち、複製用記録素子４５と対向する主表面に対して傾斜した方向に進む光束を含む。
【００３９】
そして、１次回折光３６ｂの少なくとも一部と、１次回折光３６ｂの少なくとも一部とが交差し、互いに干渉する。
【００４０】
１次回折光３６ａ、３６ｂが干渉する領域にホログラム記録層４６を配置することで、ホログラム記録層４６に屈折率格子２２ｂが記録される。換言すれば、屈折率格子３０ａおよび焦点３７ａの間に位置し、１次回折光３６ａが通る領域と、屈折率格子３０ｂおよび焦点３７ｂの間に位置し、１次回折光３６ｂが通る領域とが重なり、各領域が重なる部分に屈折率格子２２ｂが形成される。なお、焦点３７ｂと焦点３７ｂとは、仮想平面Ｓ上に位置している。仮想平面Ｓは、ホログラム記録層３３の主表面のうち、複製用記録素子４５側に位置する主表面と平行である。
【００４１】
複製用記録素子４５の原盤３２側の表面に、ガラスやポリカーボネイトなどの透明基板が設けてもよく、ホログラム記録層４６を保護する保護膜で覆ってもよい。さらには、複製用記録素子４５の原盤３２側の表面にホログラム記録層４６を整形した際の離型剤が塗付された状態でも良い。再生光３５は回折光を生成した後、反射面４９により反射される。これにより、再生光３５は複製用記録素子４５に入射しないため、不要な露光を防ぐことができる。
【００４２】
なお、この図３は、原盤３２を簡略化しており、屈折率格子３０ａからの１次回折光３６ａと、屈折率格子３０ｂからの１次回折光３６ｂとが完全に重なり合うように示されているが、これは、説明をわかり易くするために示したものであり、１次回折光３６ｂは、１次回折光３６ａの一部と交差している。
【００４３】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、ホログラム記録層３３には、屈折率格子３０ｂの他にも複数の屈折率格子３０ｃ〜３０ｅ２が形成されている。そして、図２（ａ），（ｂ）に示すように、屈折率格子３０ｃからの１次回折光３６ｃと、屈折率格子３０ａの一部とが交差する。そして、１次回折光３６ｃと屈折率格子３０ａの一部とが交差する領域に図３に示すホログラム記録層４６が位置している。そして、ホログラム記録層４６には、１次回折光３６ａの一部と１次回折光３６ｃとによって形成される干渉縞によって、図１（ａ）に示す屈折率格子２２ｃが形成される。
【００４４】
同様に、図２（ａ），（ｂ）に示す屈折率格子３０ａからの１次回折光３６ａの一部と、屈折率格子３０ｄ１，３０ｄ２からの１次回折光３６ｄ１，３６ｄ２とが交差する。そして、１次回折光３６ａの一部と１次回折光３６ｄ１，３６ｄ２とが交差する部分に、図３に示すホログラム記録層４６が位置している。そして、１次回折光３６ａの一部と、１次回折光３６ｄ１，３６ｄ２との干渉縞によって、図１に示す屈折率格子２２ｄ１，２２ｄ２が形成される。
【００４５】
同様に、図２（ａ），（ｂ）に示す屈折率格子３０ａからの１次回折光３６ａの一部と、屈折率格子３０ｅ１，３０ｅ２からの１次回折光３６ｅ１，３６ｅ２とが交差する。そして、１次回折光３６ａ１の一部と、１次回折光３６ｅ１，３６ｅ２とが交差する部分に、図３に示すホログラム記録層４６が位置している。そして、１次回折光３６ａの一部と１次回折光３６ｅ１，３６ｅ２との干渉縞とによってホログラム記録層４６に図１に示す
屈折率格子２２ｅ１，２２ｅ２が形成される。
【００４６】
このように、図３の原盤３２から回折される光束のうち、１次回折光３６ｃ，３６ｄ１，３６ｄ２，３６ｅ１，３６ｅ２も同様に再生光３５を入射することにより生成され、複製用記録素子４５上において、１次回折光３６ａと干渉することで、屈折率格子３０ｃ，３０ｄ１，３０ｄ２，３０ｅ１，３０ｅ２が記録される。この結果、ホログラム記録層４６には、図１（ａ）に示す集合屈折率格子２２が形成される。すなわち、原盤３２は再生光３５を入射することによりホログラム光学素子作製に必要な全光束を生成し、不要な光束を反射するマスクとして機能する。このとき、再生光３５の原盤３２に対する入射角は、１次回折光３６ｂ、および図４に図示しない、図３の１次回折光３６ｃ〜ｅと同等な光束の原盤３２に対する回折角の最大値よりも大きいことが好ましい。より好ましくは、再生光３５の原盤３２に対する入射角を、反射面４９の全反射角とする。
【００４７】
図４は、ホログラム光学素子を大量に製造する製造方法を示す模式図である。なお、この図４においても、説明をわかり易くするために、集合屈折率格子３０のうち、屈折率格子３０ａ，３０ｂに着目して説明しており、他の屈折率格子３０ｃ，３０ｄ１，３０ｄ２，３０ｅ１，３０ｅ２は図示していない。この図４に示す原盤５１は、複数のホログラム光学素子２１を一度に製造するときに製作する際に用いられるホログラム光学素子の原盤である。
【００４８】
原盤５１は、基板５２と、基板５２の主表面上に形成されたホログラム記録層５３と、ホログラム記録層５３上に配置された基板５４とを含む。ホログラム記録層５３には、複数の集合屈折率格子３０が形成されている。なお、この図４においては、原盤５１には互いに等しい複数の屈折率格子３０ａ，３０ｂが同一平面上に記録されている。なお、この図４には図示していないが、他の屈折率格子３０ｃ，３０ｄ１，３０ｄ２，３０ｅ１，３０ｅ２も各々複数形成されている。原盤５１および複製用記録素子５５を互いに間隔をあけて配置する。複製用記録素子５５は、基板５８と、基板５８の主表面上に形成されたホログラム記録層５６とを含む。
【００４９】
そして、原盤５１に対して、特定の方向から平面波である再生光３５を入射させる。再生光３５の入射により、互いに等しい複数の集束光である１次回折光３６ａ、および複数の回折光３６ｂが発生する。回折光３６ａ、３６ｂが干渉する領域において干渉縞を記録する複製用記録素子５５を配置することで、ホログラム記録層５６に互いに等しい複数の干渉縞５７を一度に記録することができ、複数の屈折率格子２２ｂが形成される。なお、ホログラム記録層５６は、屈折率格子（干渉縞５７）が記録される位置に、点状に塗布しても良い。
【００５０】
同様に、図示しない集合屈折率格子３０の屈折率格子３０ｃ，３０ｄ１，３０ｄ２，３０ｅ１，３０ｅ２からの１次回折光３６ｃ，３６ｄ１，３６ｄ２，３６ｅ１，３６ｅ２と、屈折率格子３０ａの１次回折光３６ａとの干渉縞が、ホログラム記録層５６に記録される。また、複数の屈折率格子３０ａからの１次回折光３６ａによって、複数の屈折率格子が形成される。この結果、ホログラム記録層５６には、集合屈折率格子２２が形成される。
【００５１】
図５は、ホログラム光学素子の製造装置を示す模式図である。レーザ光を射出する光源６０から発振したレーザ光はスペイシャルフィルタおよびコリメータレンズ（図示せず）によりコリメートされ、ミラー６１によりエキスパンダレンズ６２へ導かれる。アパーチャ６３、およびカップリングプリズム６４を透過し、原盤５１へ入射する。原盤５１に再生光が入射することにより、前記のように複数の１次回折光が回折され、回折光同士による干渉縞がホログラム記録層に屈折率格子として記録される。なお、カップリングプリズム６４はなくてもよい。
【００５２】
なお、ホログラム記録層に対して二光束干渉露光をする際、記録層内に含まれる酸素が光重合反応の妨げるため、露光前にＬＥＤなどのインコヒーレントな光をホログラム光学素子が記録される領域に一時照射する。記録に用いるレーザ光をコヒーレント長以上離し、前記記録される領域を照射しても良いが、同光源を使用する場合、コヒーレント長以上の光路長とするため複数のミラーを介する必要があり、迷光の原因にもなりやすいため、別光源を使用することが好ましい。また、複製用記録層を二光束干渉露光した後、更なる反応を抑制するために、前記インコヒーレント光を同様に照射する。この照射により、記録した干渉縞を固定することができる。図５には前記インコヒーレント光を発生する光源を図示しないが、例えば複製用記録素子５５の原盤５１と略密着しない面の直前に配置し、二光束干渉露光する際には、記録光軸上に配置されないよう退避可能に駆動すると良い。また、例えば前記回折光の妨げとならない位置に前記インコヒーレント光を発生する光源を配置し、前記回折光の妨げとならない位置に配置したミラーを介し、前記複製用記録素子５５の原盤５１と略密着しない面から前記記録される領域を照射しても良い。
【００５３】
（原盤の作製方法）
本発明の原盤の作製方法について、図６〜図１１を用いて説明する。図６（ａ）は原盤の作製方法の第１工程を模式的に示す側面図であり、（ｂ）は、原盤の作製方法の第１工程を模式的に示す平面図である。
【００５４】
まず、第１の記録光７２ａと参照光７３の二光束干渉露光により、原盤用記録素子７４のホログラム記録層７５に第１の屈折率格子３０ａを記録する。第１の記録光７２ａは、レーザ光をセクターマスク７０ａ、および対物レンズ７１を透過させることで生成する。ここでは第１の記録光７２ａは、図３の１次回折光３６ａ（図２（ｂ）に示す０次透過光２６）と同等な光束としている。第１の記録光７２ａも、１次回折光３６ａと同様に、焦点７８ａに集光する。
【００５５】
ホログラム記録層７５は、基板７６の主表面上に平板状に形成されており、第１の記録光７２ａが照射される第１主表面と、第１主表面と反対側に位置する第２主表面とを含む。
【００５６】
ホログラム記録層７５の第１主表面は、第１の記録光７２ａの光軸に対し垂直となるように配置されている。参照光７３は、ホログラム光学素子の複製に用いる再生光と同じ入射角度で原盤へ入射する平行光である。また、ホログラム記録層７５において、二光束を入射する表面は、ガラスやポリカーボネイトなどの透明基板であっても良く、ホログラム記録層７５を保護する保護膜で覆われていても良く、またホログラム記録層７５を整形した際の離型剤が塗付された状態でも良い。
【００５７】
なお、図７（ａ）〜（ｅ）は、セクターマスクを示す平面図である。図７（ａ）に示す
セクターマスク７０ａは、屈折率格子３０ａを形成する際に用いられるマスクであって、セクターマスク７０ａには、第１の記録光７２ａが通る円形状の穴部が形成されている。
【００５８】
図８（ａ）は原盤の作製方法の第２工程を模式的に示す側面図であり、図８（ｂ）は、原盤の製作方法の第２工程を模式的に示す平面図である。なお、図８（ｂ）は、第２の記録光７２ｃの光軸方向から原盤用記録素子７４を見たときの平面図である。第２の記録光７２ｃおよび参照光７３の二光束干渉露光により、原盤用記録素子７４のホログラム記録層７５に第２の屈折率格子３０ｃを記録する。第２の記録光７２ｃは、レーザ光をセクターマスク７０ｃ、および対物レンズ７１を透過させることで生成する。第２の記録光７２ｃは、図２（ａ）の回折光３６ｃと同等な光束としている。第２の記録光７２ｃも、焦点７８ｃに集光する。
【００５９】
ここで、図８（ａ）に示す原盤用記録素子７４は、図６（ａ）に示す状態から紙面に対して垂直な仮想軸線を中心に回転させるとともに、対物レンズ７１に近接するようにシフトさせている。
【００６０】
図８（ａ）中の焦点７８ａ１は、原盤用記録素子７４と同様に、図６（ａ）に示す焦点７８ａを原盤用記録素子７４と同様に回転およびシフトさせたときの位置である。
【００６１】
焦点７８ａ１および焦点７８ｃは、ホログラム記録層７５の主表面と平行な仮想平面Ｓ上に配列する。焦点７８ａ１および焦点７８ｃの相対的な位置関係は、図１（ｂ）に示す受光素子２０ａおよび受光素子２０ｃの相対的な位置関係と一致する。
【００６２】
参照光７３は、ホログラム記録層７５に対し第１工程と同じ入射角度で入射する平行光である。すなわち、ホログラム記録層７５の主表面に対して参照光７３が同方向に入射するよう、原盤用記録素子７４をシフト、傾斜、回転させた量と同じだけ参照光７３をシフト、傾斜、回転させている。このため、図６（ａ）および図７（ａ）に示すいずれの状態においても、参照光７３が、ホログラム記録層７５に入射する入射角度は一致している。さらに、ホログラム記録層７５の主表面に対して垂直な方向からホログラム記録層７５を見たときに、参照光７３が参照光７３に対して入射する平面的な方向も一致している。
【００６３】
すなわち、ホログラム記録層７５を基準とすると、参照光７３は、常に同一の入射角度および方向からホログラム記録層７５に入射している。なお、図８（ａ）に示すセクターマスク７０ｃには、図７（ｃ）に示すように、セクターマスク７０ａの開口部の一部に相当するような穴部が形成されている。
【００６４】
図９（ａ）は原盤の作製方法の第３工程を模式的に示す側面図であり、図９（ｂ）は、原盤の作製方法の第３工程を模式的に示す平面図である。なお、この図９（ｂ）は、第３の記録光７２ｂの光軸方向から原盤用記録素子７４を平面視した平面図である。第３の記録光７２ｂと参照光７３の二光束干渉露光により、原盤用記録素子７４のホログラム記録層７５に第３の屈折率格子３０ｂを記録する。第３の記録光７２ｂは、レーザ光をセクターマスク７０ｂ、および対物レンズ７１を透過させることで生成する。ここでは第３の記録光７２ｂは、図３の回折光３６ｂと同等な光束としており、第３の記録光７２ｂは、焦点７８ｂに集光する。セクターマスク７０ｂは、図７（ｂ）に示すように、セクターマスク７０ａに形成された穴部の一部に相当する穴部が形成されている。第３の記録光７２ｂは、セクターマスク７０ｂに形成された穴部を通る。
【００６５】
この図９に示すように屈折率格子３０ｂを形成するときには、図８に示す状態から原盤用記録素子７４を移動させる。図９（ａ）に示す焦点７８ａ２，７８ｃ１は、図８（ａ）に示す焦点７８ａ１，７８ｃを原盤用記録素子７４の移動と共に移動させたときの仮想点である。そして、焦点７８ｂ，７８ａ２，７８ｃ１同士の相対的な位置関係は、図１（ｂ）に示す焦点２８ｂ，２８ａ，２８ｃ同士の相対的な位置関係となっている。
【００６６】
すなわち、焦点７８ｂ，７８ａ２，７８ｃ１同士間の間隔が受光素子２０ｂ，２０ａ，２０ｃ同士間の間隔となるように、原盤用記録素子７４は図８に示す状態から移動している。
【００６７】
参照光７３は、ホログラム記録層７５に対し第１工程と同じ入射角度で入射する平行光である。すなわち、ホログラム記録層７５面に対して参照光７３が同方向に入射するよう、原盤用記録素子７４をシフト、傾斜、回転させた量と同じだけ参照光７３をシフト、傾斜、回転させている。
【００６８】
図１０（ａ）は、原盤の作製方法の第４工程を模式的に示す側面図であり、図１０（ｂ）は、原盤の作製方法の第４工程を示す平面図である。次に、第４の記録光７２ｄと参照光７３の二光束干渉露光により、原盤用記録素子７４のホログラム記録層７５に第４の屈折率格子３０ｄ（３０ｄ１，３０ｄ２）を記録する。第４の記録光７２ｄは、レーザ光をセクターマスク７０ｄ、および対物レンズ７１を透過させることで生成する。セクターマスク７０ｄは、図７（ｄ）に示すように、セクターマスク７０ａに形成された穴部の一部に相当する穴部が形成されている。第４の記録光７２ｄは、セクターマスク７０ａに形成された穴部を通る。ここでは第４の記録光７２ｄは、図３の回折光３６ｄと同等な光束としている。また、記録光７２ｄの焦点７８ｄが、ホログラム記録層７５面に対して平行な仮想平面Ｓ上に位置している。
【００６９】
ここで、図１０（ａ）に示す焦点７８ａ３は、上記図９（ａ）に示す焦点７８ａ２を原盤用記録素子７４の移動と共に移動させたときの仮想点である。そして、焦点７８ａ３と焦点７８ｄとの相対的な位置関係は、図１（ｂ）に示す受光素子２０ａと受光素子２０ｄとの相対的な位置となるように、原盤用記録素子７４が移動している。
【００７０】
すなわち、焦点７８ｄと焦点７８ａ３との間の間隔と、図１（ａ）に示す受光素子２０ａと受光素子２０ｄとの間隔とが一致するように、原盤用記録素子７４を第１工程の状態からシフト、傾斜、回転して配置している。参照光７３は、ホログラム記録層７５に対し第１工程と同じ入射方向で入射する平行光である。すなわち、ホログラム記録層７５の主表面に対して参照光７３が同方向に入射するよう、原盤用記録素子７４をシフト、傾斜、回転させた量と同じだけ参照光７３をシフト、傾斜、回転させている。
【００７１】
図１１（ａ）は、原盤の作製方法の第５工程を模式的に示す側面図であり、図１１（ｂ）は、原盤の作製方法の第５工程を模式的に示す側面図である。第５の記録光７２ｅと参照光７３の二光束干渉露光により、原盤用記録素子７４のホログラム記録層７５に第５の屈折率格子３０ｅ（３０ｅ１，３０ｅ２）を記録する。第５の記録光７２ｅは、レーザ光をセクターマスク７０ｅ、および対物レンズ７１を透過させることで生成する。セクターマスク７０ｅは、図７（ｅ）に示すように、セクターマスク７０ａに形成された穴部の一部に相当する穴部が形成されている。図１１（ａ），（ｂ）において、第５の記録光７２ｅは、図３の回折光３６ｅと同等な光束としている。また、記録光７２ｅは記録光７２ａの集光位置を通りホログラム記録層７５の主表面に対して平行な仮想平面Ｓ上の焦点７８ｅに集光する。
【００７２】
図１１（ａ）において、焦点７８ａ４は、図１０（ａ）に示す焦点７８ａ３を原盤用記録素子７４の移動と共に移動させたときの仮想点である。
【００７３】
焦点７８ｅと焦点７８ａとの相対的な位置関係は、図１（ｂ）に示す受光素子２０ｅと受光素子２０ａとの相対的な位置関係と一致している。
【００７４】
すなわち、焦点７８ａ４と、焦点７８ｅとの間隔が、図１（ｂ）に示す受光素子２０ａと受光素子２０ｅとの間隔と等しくなるように、原盤用記録素子７４を第１工程の状態からシフト、傾斜、回転して配置している。参照光７３は、ホログラム記録層７５に対し第１工程と同じ入射角度で入射する平行光である。すなわち、ホログラム記録層７５面に対して参照光７３が同方向に入射するよう、原盤用記録素子７４をシフト、傾斜、回転させた量と同じだけ参照光７３をシフト、傾斜、回転させている。
【００７５】
以上の工程により、回折格子の作製を行う。この第１工程から、第５工程は順不同であっても良い。図６〜１１において対物レンズ７１の直前にセクターマスク７０を配置しているが、対物レンズ７１の直後、原盤用記録素子７４の直前であってもよい。対物レンズを全て等しいものとしているが、記録光７２ａを記録する対物レンズ７１と、記録光７２ｂ〜ｅを記録する対物レンズ７１は異なるものであっても良い。また、図７（ａ）〜（ｅ）に示した各セクターマスクは、光ピックアップにおける各受光素子へ導きたい１次回折光成分を切り欠いたものであり、前記第１工程においては、０次透過光と同等に円形状に切り欠いたマスクを使用するか、もしくはセクターマスクを使用しなくとも良い。勿論、５方向以上の回折光束を回折させることのできるホログラム光学素子、および３方向以下の回折光束を回折させることのできるホログラム光学素子を作製する場合においても、同手法により作製することができる。
【００７６】
なお、記録層内に含まれる酸素が光重合反応の妨げるため、露光前にＬＥＤなどのインコヒーレントな光を屈折率格子が記録される領域に一時照射している。また、屈折率格子の二光束干渉露光後、更なる反応を抑制するために、前記インコヒーレント光を同様に照射する。この照射により、記録した屈折率格子を固定することができる。ホログラム光学素子の作製時においては、上述した反射面４９（図３参照）を設ける必要がある。このため、原盤の製造における二光束干渉露光後に、基板に反射面を形成する処理を行なう。なお、当該反射面が形成された基板７６（図６参照）が、図３の基板４２に該当する。
【００７７】
反射面４９は、ホログラム記録層７５の露光工程後に当該反射面が形成される面に対し、コーティング処理を施すことにより生成する。もしくは、特定の入射角度に対し反射率の高い反射板を別途用意し、露光工程後のホログラム記録層７５に重ね貼りすることで、当該反射板の反射面を反射面４９とする。なお、反射板を用いる方法では、反射板をホログラム記録層７５に重ね貼りせずとも、基板とホログラム記録層７５との間に挿入することで、同等の効果が得られる。
【００７８】
図１２は、カップリングプリズムを用いた、原盤の作製方法を説明するための図である。図１２を参照して、カップリングプリズム９３を用いる方法は、参照光７３の入射角がもともと基板７６の反射角に相当する場合、および基板７６の下面７６ａに反射面が設けられている場合に限られる。当該反射面は特定の入射角（出射角）に対して強く反射が生じる。したがって、図１２に示すとおりカップリングプリズム９４をホログラム記録層（原盤用記録材料）７５の露光工程において密着させることにより、カップリングプリズム９４の入射面、出射面が上記特定の角度から逸れる。このため、参照光７３を透過させることができる。
【００７９】
（原盤を作製する装置）
本発明の原盤を作製する装置について、図１３（ａ），（ｂ）および、図１４（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図１３（ａ）は、本発明の原盤を作製するための、製造装置の模式図である。原盤の製造装置は、たとえば次のように構成される。
【００８０】
原盤の製造装置は、レーザ光を射出する光源８０と、光源８０からのレーザ光をレーザ光Ｌ１およびレーザ光Ｌ２に分岐するビームスプリッタ（分岐器）８１と、レーザ光Ｌ１を集光して、記録光Ｌ３とする対物レンズ８７を備える。さらに、原盤の製造装置は、記録光Ｌ３とレーザ光Ｌ２とが交差するようにレーザ光Ｌ２を反射する反射機器８８と、原盤用記録材料９０を保持すると共に、記録光Ｌ３およびレーザ光Ｌ２とが原盤用記録材料９０において交差するように原盤用記録材料９０を保持する原盤用記録材料９０とを備える。原盤の製造装置は、反射機器８８の駆動を制御する制御部９２と、ビームスプリッタ８１から分岐したレーザ光Ｌ１を対物レンズ８７に向けて反射するミラー８９とをさらに備える。反射機器８８は、可動ミラー８３と、ミラー８２と、パラボラミラー８５と、回転ミラー８４と、セクターマスク８６と、対物レンズ８７とを備える。
【００８１】
光源８０は、レーザ光（光ビーム）を出射する。ミラー８９は、ビームスプリッタ８１によって分岐したレーザ光Ｌ１をセクターマスク８６および対物レンズ８７に向けて反射する。対物レンズ８７は、ミラー８９によって反射されたレーザ光Ｌ１を集光して、記録光Ｌ３としている。保持器９３は、原盤用記録材料９０を支持しており、保持器９３は、図１３（ａ）に示す対物レンズ８７に近接、対物レンズ８７から離間する方向に移動可能に設けられ、回転中心線を中心に回転可能に設けられると共に、回転中心線が傾斜するよう傾斜可能に設けられている。原盤用記録材料９０は感光材である。保持器９３の回転中心線は、初期状態においては、記録光Ｌ３の光軸と平行となっている。そして、保持器９３の回転中心線が記録光Ｌ３に対して斜めとなるように傾斜することで保持器９３は、記録光Ｌ３に対する原盤用記録材料９０の傾斜角度を調整する。保持器９３は、回転することで、原盤用記録材料９０に照射される記録光Ｌ３の位置を変えることができる。
【００８２】
光源８０から発振したレーザ光は、ビームスプリッタ８１を透過するレーザ光Ｌ１と、ビームスプリッタ８１によって反射させられたレーザ光Ｌ２とに分岐する。この図１３（ａ）に示す例においては、ビームスプリッタ８１は、光源８０からの光ビームをレーザ光Ｌ１と、レーザ光Ｌ１の進行方向と垂直な進行方向に進むレーザ光Ｌ２とに分岐しているが、レーザ光Ｌ１およびレーザ光Ｌ２の分岐角度は適宜設定される。
【００８３】
可動ミラー８３は、ビームスプリッタ８１によって分岐したレーザ光Ｌ２を反射する位置と、ビームスプリッタ８１から分岐したレーザ光Ｌ２から離れた位置との間を移動可能に設けられている。ミラー８２は、可動ミラー８３がレーザ光Ｌ２を反射する位置から退避したときに、レーザ光Ｌ２を反射可能な位置に設けられている。
【００８４】
回転ミラー８４は、可動ミラー８３によって反射されたレーザ光Ｌ２から離れた位置に設けられており、回転ミラー８４は、ミラー８２によって反射されたレーザ光Ｌ２をパラボラミラー８５に向けて反射するように配置されている。
【００８５】
回転ミラー８４は、反射面が回転可能に設けられており、レーザ光Ｌ２の反射角度を調整することができる。これにより、パラボラミラー８５に入射するレーザ光Ｌ２の入射方向を調整することができ、パラボラミラー８５によって反射するレーザ光Ｌ２の反射方向を適宜調整することができる。
【００８６】
図１３（ａ）に示す状態は、上記図６（ａ），（ｂ）に示す製造工程に相当する状態を示しており、記録光Ｌ３は、図６の第１の記録光７２ａに相当する。
【００８７】
セクターマスク８６は、予め複数用意されており、原盤用記録材料９０に形成する干渉縞（屈折率格子）に合わせて適宜取り替えられる。対物レンズ８７は、レーザ光Ｌ１を集光する集光レンズである。なお、記録光Ｌ３の焦点は、原盤用記録材料９０に対して、対物レンズ８７と反対側に位置している。
【００８８】
図１３（ａ）に示す状態においては、可動ミラー８３はレーザ光Ｌ２を反射し、可動ミラー８３で反射したレーザ光Ｌ２が原盤用記録材料９０の主表面に特定の一定方向から入射している。具体的には、原盤用記録材料９０の主表面に対して垂直な方向から原盤用記録材料９０の主表面を見たときに、原盤用記録材料９０を基準として、レーザ光Ｌ２が原盤用記録材料９０に入り込む平面方向の方向は予め定められており、さらに、レーザ光Ｌ２が原盤用記録材料９０に入射する入射角度も予め定められている。図６（ａ）において記録光Ｌ３が第１の記録光７２ａに相当し、レーザ光Ｌ２が参照光７３に相当する。記録光Ｌ３とレーザ光Ｌ２とを干渉させて、干渉縞（屈折率格子）を原盤用記録材料９０に記録する。
【００８９】
このように、屈折率格子３０ａを形成した後、さらに、屈折率格子３０ｂ等を原盤用記録材料９０に形成するときには、図１３（ｂ）に示すように、制御部９２は、保持器９３を対物レンズ８７に向けてシフトする方向、Ｚ軸線と平行な仮想軸線を中心に回転する方向および保持器９３の回転中心線が記録光Ｌ３の光軸と交差するように傾斜する方向のいずれかの方向に、予め設定された移動量だけ移動させる。さらに、制御部９２は可動ミラー８３をレーザ光Ｌ２の光軸上から離れるように退避させ、制御部９２は、セクターマスク８６を取り替える。なお、セクターマスク８６の具体例は、たとえば、図７に示されている。そして、ミラー８２がレーザ光Ｌ２を回転ミラー８４に向けて反射する。回転ミラー８４の姿勢は、パラボラミラー８５からの指令に基づいて、予め定められた姿勢となっている。
【００９０】
そして、回転ミラー８４によって反射したレーザ光Ｌ２は、パラボラミラー８５によって反射され、原盤用記録材料９０に入射される。
【００９１】
ここで、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、可動ミラー８３によって反射したレーザ光Ｌ２が原盤用記録材料９０に入り込むときの入射方向と、パラボラミラー８５によって反射したレーザ光Ｌ２が原盤用記録材料９０に入り込むときの入射方向とは、一致している。すなわち、パラボラミラー８５によって反射したレーザ光Ｌ２が原盤用記録材料９０に入射するときの入射角度は予め定められた特定の入射角度になっており、原盤用記録材料９０の主表面に対して垂直な方向から主表面をみたときに、レーザ光Ｌ２が原盤用記録材料９０に入り込む平面方向も、予め定められた方向となっている。具体的には、原盤用記録材料９０の回転に伴い、回転ミラー８４も追従して回転する。これにより、パラボラミラーからのレーザ光Ｌ２は、常に原盤用記録材料９０の主表面の同じ位置に、同一の入射角度で、かつ、原盤用記録材料９０の回転方向（θ方向）にも等しい角度で、原盤用記録材料９０に入射する。すなわち、原盤用記録材料９０を基準とすると、レーザ光Ｌ２は常に同じ方向から同じ位置に向けて入射している。
【００９２】
図１３（ｂ）に示すレーザ光Ｌ１は、図８（ａ）に示す第２の記録光７２ｂに相当し、レーザ光Ｌ２が参照光７３に相当する。そして、記録光Ｌ３とレーザ光Ｌ２とを干渉させて、干渉縞（屈折率格子）を原盤用記録材料９０に形成する。
【００９３】
さらに、複数種類の干渉縞を原盤用記録材料９０に形成するときには、制御部９２は、回転ミラー８４および保持器９３を移動させる。
【００９４】
具体的には、原盤用記録材料９０の回転に伴い、回転ミラー８４も追従して回転する。これにより、パラボラミラーからのレーザ光Ｌ２は、常に原盤用記録材料９０の主表面の同じ位置に、同一の入射角度で、かつ、原盤用記録材料９０の回転方向（θ方向）にも等しい角度で、原盤用記録材料９０に入射する。
【００９５】
そして、記録光Ｌ３とレーザ光Ｌ２とが新たな干渉縞（屈折率格子）を原盤用記録材料９０に形成する。このようにして、複数の屈折率格子が原盤用記録材料９０に形成される。
【００９６】
たとえば、図９（ａ），（ｂ）に示すように、屈折率格子３０ｃが原盤用記録材料９０に形成される。同様に、屈折率格子３０ｃを形成した後、制御部９２が保持器９３および回転ミラー８４を移動させて、レーザ光Ｌ１およびレーザ光Ｌ２を原盤用記録材料９０上において干渉させることで、さらに、原盤用記録材料９０に、屈折率格子３０ｄや屈折率格子３０ｅを形成する。
【００９７】
図１４（ａ），（ｂ）は、上記図１３（ａ），（ｂ）に示された原盤を作製する装置の変形例を示す模式図である。図１４（ａ），（ｂ）に示す原盤を作製する装置においては、図１３（ａ），（ｂ）に示すパラボラミラー８５に代えて、複数の固定ミラー９１が採用されている。
【００９８】
今回開示された実施の形態は例示であって、上記内容のみに制限されるものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、ホログラム光学素子用原盤に適用することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１ 光ディスク、２ 対物レンズ、３ １／４波長板、４ センサレンズ、５ ビームスプリッタ、６ 回折光学素子、７ 受光素子、８ 回折格子、９ コリメータレンズ、１０，１１ 半導体レーザ、１２ ダイクロイックミラー、２０ａ〜２０ｅ 受光素子、２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ１，２２ｄ２，２２ｅ１，２２ｅ２ 屈折率格子、２２ 集合屈折率格子、２３ ホログラム記録層、２４ 基板、２６ ０次透過光、２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ１，２７ｄ２，２７ｅ１，２７ｅ２ １次回折光、２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ，２８ｅ 焦点、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ１，３０ｄ２，３０ｅ１，３０ｅ２ 屈折率格子、３０ 集合屈折率格子、３２ 原盤、３３ ホログラム記録層、３４ 基板、３５ 再生光、３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ１，３６ｄ２，３６ｅ１，３６ｅ２ １次回折光、４５ 複製用記録素子、４６，５３ ホログラム記録層、４９ 反射面、５１ 原盤、５２，５４ 基板、５５ 複製用記録素子、５６ ホログラム記録層、５７ 干渉縞、５８ 基板、６０ 光源、６１ ミラー、６２ エキスパンダレンズ、６３ アパーチャ、６４ カップリングプリズム、７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ，７０ｅ セクターマスク、７１ 対物レンズ、７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ，７２ｅ 記録光、７３ 参照光、７４ 原盤用記録素子、７５ ホログラム記録層、８０ 光源、８１ ビームスプリッタ、８２ ミラー、８３ 可動ミラー、８４ 回転ミラー、８５ パラボラミラー、８６ セクターマスク、８７ 対物レンズ、９０ 原盤用記録材料、９１ 固定ミラー、９２ 制御部、９３ 保持器、Ｌ１ レーザ光、Ｌ２ レーザ光、Ｌ３ 記録光、Ｓ 仮想平面。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム光学素子用原盤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、およびＢＤ（Blu-ray Disc）などのように、光情報記録再生用の光源の波長が異なり、複数規格の光ディスクが普及している。この記録再生機器をノートパソコンなどの電子機器に組み込む際には、小型化および薄型化が求められ、記録再生機器における各波長に対応した光ピックアップ装置も同様に小型化および薄型化することが求められている。さらには、各光ディスク用の記録再生機器を一体化し、全ての光ディスクの記録再生が行える記録再生機器を組み込む際には、光ピックアップの薄型化がより一層求められる。薄型化した光ピックアップ装置を提供するために、回折光学素子を用いて、光ディスクからの戻り光をフォーカス信号用の受光素子とトラック信号用の受光素子とに回折させる手法が提案されている。
【０００３】
図１５に、光ピックアップ装置の概略図を示す。光ピックアップ装置は、たとえば次のように構成される。光ピックアップ装置は、光源である半導体レーザ１０，１１と、ダイクロイックミラー１２と、コリメータレンズ９と、回折格子８と、ビームスプリッタ５と、１／４波長板３と、対物レンズ２と、センサレンズ４と、回折光学素子６と、受光素子７とを含む。光ピックアップ装置において、半導体レーザ１０から放射される光は、コリメータレンズ９によって略平行光にされ、回折格子８によって少なくとも０次透過光と、１次回折光とに回折される。回折格子８から出射された光は、ビームスプリッタ５を透過し、１／４波長板３によって円偏光に変換され、対物レンズ２によって集光されて光ディスク１上に照射される。光源である半導体レーザ１１は半導体レーザ１０とは異なる波長であり、ダイクロイックミラー１２により半導体レーザ１０の光軸と結合し、同様に光ディスク１上に照射される。光ディスク１からの反射光は再び１／４波長板３によって入射時と９０°回転した直線偏光に変換され、ビームスプリッタ５により反射し、センサレンズ４によって集束し、回折光学素子６により一部回折され、受光素子７に入射する。受光素子７のそれぞれは、フォーカス信号用もしくはトラック信号用である。
【０００４】
より薄型な光ピックアップ装置を提供するためには、光束分離に係る回折光学素子６の回折角を大きくする必要があるが、短波長の戻り光を大きい回折角で回折するためには回折光学素子６のピッチを微小化することが必要であり、フォトリソグラフィ技術による製作が非常に困難である。そのため、特開２００５−１１４７８号公報のように、二光束干渉法により屈折率格子を光記録材料に記録したホログラム光学素子を光ピックアップ装置の回折光学素子として用いることが注目されている。二光束干渉法で作成したホログラム光学素子は、回折角の自由な設計が可能であり、高い回折効率を実現することも可能である。また、フォトリソグラフィ技術で作成したレリーフ型ホログラム素子では、多層ディスク利用時において、非再生層からの反射光がレリーフ型ホログラム素子上で回折され、迷光が発生してしまう。二光束干渉法で作成した体積型ホログラム光学素子では、非再生層からの反射光が再生層からの反射光と位相状態が異なるために、体積型ホログラム光学素子上で回折されず、記録再生時の迷光を抑制することも可能である。
【０００５】
このようなホログラム光学素子の作製は、フォーカス信号用やトラック信号用の光束に分離するためのセクターマスクを介し、光ピックアップの基となる０次透過光と同等の光束と、各受光素子へ入射する光束との二光束を光記録材料上で干渉させることで行う。複数の箇所に焦点位置を有するようなホログラム光学素子を作製するためには、煩雑な作製工程を必要とするため、光学素子を作製するための原盤を予め作製し、その原盤を介して、ホログラム光学素子を複製、大量製造する方法が注目されている。特開２００５−１１４７８号公報では前記セクターマスクを記録材料の直前に配置し、二光束干渉露光により原盤を作製し、ホログラム光学素子の複製を行っている。より詳細には、原盤と複製用記録材料を略密着させ、原盤の０次透過光と０次透過光から生じる1次回折光との二光束を同様に複製用記録材料上で干渉させることで複製を行っている。特開２００５−３３１７５８号公報に記載された複製法においては、原盤の０次透過光と１次回折光とが複製用記録材料上で所望の重なりとなるよう、原盤上のホログラム領域間に隙間を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１１４７８号公報
【特許文献２】特開２００５−３３１７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように二光束干渉法でホログラム光学素子を作製において、前記二光束はいずれも集束光であり、セクターマスクで切り欠いた円形状でない光束であるため、所望のホログラム光学素子となるよう重ね合わせることが困難である。特開２００５−１１４７８号公報においては、原盤と複製用記録材料を略密着させ複製を行っているが、回折角を大きくするよう二光束間の角度を大きくとると、前記略密着間にある原盤用並びに複製用記録材料用の基板が厚い場合、基板厚分の光路で二光束が離れるため、複製用記録材料内での二光束を重ね合わせるが困難となる。このように、基板の厚みと回折角とを十分自由に設計できないことが問題である。また、異なる複製法として特開２００５−１１４７８号公報において、原盤と複製用記録材料との間にリレーレンズ系を組むことで、原盤の０次透過光と１次回折光を複製する記録材料内で二光束干渉露光する方法が記載されている。この手法においては、リレーレンズと原盤との光軸調整が容易でなく、また１つのホログラム光学素子複製につき１対のリレーレンズを要するため、複製が非効率である。
【０００８】
また、特開２００５−３３１７５８号公報の実施例に記載されている複製法においては、原盤の０次透過光と１次回折光とが複製用記録材料上で所望の重なりとなるよう、原盤上のホログラム領域間に隙間を設けているが、原盤を再生する際に、集光レンズを使用しているため、１つの原盤に対し、１つの集光レンズを要するため、同様に原盤とレンズとの光軸調整が困難である。また、大量生産を図る際に、複数の同原盤を用意すると、原盤の数だけ集光レンズを必要とし、複製が非効率である。
【０００９】
本発明は上記事情を鑑みなされたもので、その目的は、光ピックアップ用のホログラム光学素子を複製するホログラム光学素子用原盤について、原盤や複製用記録材料の基板厚、及びホログラム光学素子の回折角の自由な設計が可能であり、複製の際に原盤直前に集光レンズを必要としないホログラム光学素子用原盤を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るホログラム光学素子用原盤は、入射光が入射される第１ホログラム記録層を備え、入射光が入射されることで、ホログラム光学素子の第２ホログラム記録層に干渉縞を形成可能なホログラム光学素子用原盤である。上記第１ホログラム記録層は、入射光を回折し、第１回折光を射出する第１回折パターンと、入射光を回折し、第２回折光を射出する第２回折パターンとを含む。上記第１回折光の少なくとも一部と第２回折光の少なくとも一部とは互いに交差する。
【００１１】
上記第１ホログラム記録層は、厚み方向に配列する第１主表面および第２主表面を含む。上記入射光は、第１主表面に入射され、第１回折光および第２回折光は、第２主表面から射出される。上記第１回折光は、第２主表面に対して垂直な方向に射出される光束を含み、第２回折光は、第２主表面に対して斜めに射出される光束を含む。好ましくは、上記入射光は、平面波であり、第１回折光は、第１焦点に集光し、第２回折光は、第２焦点に集光する。
【００１２】
好ましくは、上記第１焦点および第１回折パターンとの間に位置し、第１回折光が通る第１領域と、第２焦点および第２回折パターンとの間に位置し、第２回折光が通る第２領域とが重なる。
【００１３】
好ましくは、上記第１焦点と第２焦点とは、第１ホログラム記録層に対して平行な仮想平面上に配列する。
【００１４】
好ましくは、上記第１ホログラム記録層に形成され、入射光を回折させると共に入射光が回折した回折光を第３焦点に集光させる第３回折パターンをさらに備える。上記第３焦点および第３回折パターンの間に位置し、第３回折パターンによって回折した第３回折光が通る第３領域と第１領域とは交差する。
【００１５】
好ましくは、上記第１焦点、第２焦点および第３焦点は、第１ホログラム記録層に対して平行な仮想平面上に配列し、第３焦点は、第１焦点および第２焦点を通る仮想軸線から離れた位置に設けられる。
【００１６】
好ましくは、上記第１回折パターンの一部と、第２回折パターンの一部および第３回折パターンの一部が互いに重なる。
【００１７】
好ましくは、上記第１ホログラム記録層は二光束干渉法により干渉縞が記録される体積型ホログラムである。
【００１８】
好ましくは、上記第１回折パターンおよび第２回折パターンが複数設けられる。
ホログラム光学素子用原盤の製造方法としては、たとえば、入射光を回折させる第１回折パターン、および入射光を回折させる第２回折パターンが形成された第１ホログラム記録層を備え、第１回折パターンによって回折した第１回折光の少なくとも一部と、第２回折パターンによって回折した第２回折光の少なくとも一部とが互いに交差するホログラム光学素子用原盤を準備する工程を備える。ホログラム光学素子用原盤の製造方法は、第１回折光および第２回折光が交差する位置に第２ホログラム記録層を配置する工程と、第１ホログラム記録層に対して所定の入射角度で光を入射し、第１回折光および第２回折光の干渉縞を第２ホログラム記録層に形成する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のホログラム光学素子用原盤によれば、光ピックアップ用のホログラム光学素子を複製する際に、原盤や複製用記録材料の基板厚、及びホログラム光学素子の回折角の自由な設計が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）はホログラム光学素子の概要を示す平面図であり、（ｂ）はホログラム光学素子の側面図である。
【図２】（ａ）は、ホログラム光学素子の原盤を模式的に示す平面図であり、（ｂ）は、ホログラム光学素子の製造工程を模式的に示す側面図である。
【図３】本発明のホログラム光学素子の原盤を示す模式図である。
【図４】本発明の原盤を用いたホログラム光学素子の製造方法を示す模式図である。
【図５】本発明の原盤を用いたホログラム光学素子の大量製造方法を示す模式図である。
【図６】本発明の原盤の作製方法、第１工程を示す模式図である。
【図７】本発明の原盤を作製するための、セクターマスクの構成例である。
【図８】本発明の原盤の作製方法、第２工程を示す模式図である。
【図９】本発明の原盤の作製方法、第３工程を示す模式図である。
【図１０】本発明の原盤の作製方法、第４工程を示す模式図である。
【図１１】本発明の原盤の作製方法、第５工程を示す模式図である。
【図１２】カップリングプリズムを用いた、原盤の作製方法を説明するための図である。
【図１３】（ａ）本発明の原盤を作製する製造装置を示す模式図であり、（ｂ）は（ａ）に示す状態から駆動した後の製造装置を示す模式図である。
【図１４】本発明の原盤を作製するための、第２の製造装置を示す模式図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す状態から駆動した状態を示す模式図である。
【図１５】光ピックアップの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に係る光学素子について、ホログラム光学素子用原盤およびホログラム光学素子の製造方法などについて説明する。
【００２２】
（ホログラム光学素子の原盤）
本発明のホログラム光学素子の原盤について、図１および図２を用いて説明する。図１（ａ）は、ホログラム光学素子の概要を示す平面図であり、図１（ｂ）は、ホログラム光学素子の側面図である。
【００２３】
図１（ｂ）に示すように、ホログラム光学素子２１は、ホログラム記録層２３と、このホログラム記録層２３の両側に配置され、ホログラム記録層２３を封止する基板２４とを含む。基板２４は、ガラスやポリカーボネイトなどの透明基板であっても良い。あるいは、ホログラム記録層２３の片面を保護膜で覆うようにしてもよい。図１（ａ）に示すように、ホログラム記録層２３には、集合屈折率格子（集合回折パターン）２２が形成されている。集合屈折率格子２２は、複数の屈折率格子（回折パターン）２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ１，２２ｄ２，２２ｅ１，２２ｅ２を含む。この図１に示す例においては、集合屈折率格子２２の外周縁部は、円形となるように形成されている。
【００２４】
ホログラム光学素子２１に対し、０次透過光２６が垂直に入射することで、各屈折率格子２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ１，２２ｄ２，２２ｅ１，２２ｅ２から０次透過光２６と、１次回折光２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ１，２７ｄ２，２７ｅ１，２７ｅ２が出射される。
【００２５】
０次透過光２６は、焦点２８ａに集光する。１次回折光２７ｂは、焦点２８ｂに集光し、１次回折光２７ｃは、焦点２８ｃに集光する。１次回折光２７ｄ１，２７ｄ２は、焦点２８ｄに集光し、１次回折光２７ｅ１，２７ｅ２は、焦点２８ｅに集光する。なお、この図１（ａ），（ｂ）に示す例においては、各焦点２８ａ〜２８ｅには、受光素子２０ａ〜２０ｅが配置されている。受光素子２０ａ〜２０ｅを、ホログラム記録層２３に対して平行な仮想平面上に配置できるよう、各焦点２８ａ〜２８ｅは前記仮想平面上に配列する。
【００２６】
図２（ａ）は、ホログラム光学素子を製造する際に用いる原盤３２を模式的に示す平面図であり、図２（ｂ）は、ホログラム光学素子の原盤３２の側面図であり、原盤３２とホログラム光学素子２１との相対的な位置関係を示す側面図である。図２（ａ）に示された原盤３２は、図１（ａ）に示すホログラム光学素子２１の集合屈折率格子２２を記録するための原盤であり、再生光と同等の光束を原盤３２に照射することで、二光束干渉により、集合屈折率格子２２の各屈折率格子を記録する。図２に示すように、原盤３２は、ホログラム記録層３３と、ホログラム記録層３３を封止する基板３４とを含む。基板３４は、ガラスやポリカーボネイトなどの透明基板であっても良い。あるいは、ホログラム記録層３３の片面を保護する保護膜で覆うようにしてもよい。
【００２７】
図２（ａ）に示すうように、ホログラム記録層３３には、集合屈折率格子（集合回折パターン）３０が形成されており、集合屈折率格子３０は、複数の屈折率格子（回折パターン）３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ１，３０ｄ２，３０ｅ１，３０ｅ２が形成されている。原盤３２の屈折率格子３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ１，３０ｄ２，３０ｅ１，３０ｅ２に対し、特定の方向から平面波である再生光３５を原盤３２の一方の主表面から入射することで、再生光３５が屈折率格子３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ１，３０ｄ２，３０ｅ１，３０ｅ２で回折する。そして、１次回折光３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ１，３６ｄ２，３６ｅ１，３６ｅ２が原盤３２の他方の主表面から出射する。
【００２８】
屈折率格子３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ１，３０ｄ２，３０ｅ１，３０ｅ２は、図１における焦点２８ａ〜２８ｅから、各焦点２８ａ〜２８ｅに対応する０次透過光２６および１次回折光２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ１，２７ｄ２，２７ｅ１，２７ｅ２の進行方向と反対の方向へ０次透過光２６および１次回折光２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ１，２７ｄ２，２７ｅ１，２７ｅ２を伸ばした各仮想光と、図２（ｂ）に示すホログラム記録層３３とが交差する位置に形成されている。そして、屈折率格子３０ａの一部と、屈折率格子３０ｂの一部と、屈折率格子３０ｄ２の一部とが互いに重なっている。
【００２９】
図２（ｂ）において、焦点３７ａ〜３７ｅと、図１（ｂ）の焦点２８ａ〜２８ｅとが一致している。そして、図１（ｂ）に示す０次透過光２６および各屈折率格子２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ１，２２ｄ２，２２ｅ１，２２ｅ２は、図２（ｂ）に示す１次回折光３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ１，３６ｄ２，３６ｅ１，３６ｅ２と重なる。
【００３０】
屈折率格子３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ１，３０ｄ２，３０ｅ１，３０ｅ２は、再生光３５と同等な光束と、１次回折光３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ１，３６ｄ２，３６ｅ１，３６ｅ２と同等な光束との二光束干渉により記録される。
【００３１】
さらに、詳細については、後述するが、図１（ａ）および図２（ｂ）において、集合屈折率格子２２は、屈折率格子（第１回折パターン）３０ａからの１次回折光３６ａが通る位置にホログラム記録層２３を配置すると、図１（ａ）に示す屈折率格子（第１回折パターン）２２ｂは、図２（ａ）に示す屈折率格子３０ｂからの１次回折光３６ｂと、屈折率格子３０ａからの１次回折光３６ａとが交差する領域に形成される。
【００３２】
図１（ａ）に示す屈折率格子２２ｃは、図２（ａ）に示す屈折率格子３０ｃからの１次回折光３６ｃと屈折率格子３０ａからの１次回折光３６ａとが交差する領域に形成される。図１（ａ）に示す屈折率格子２２ｄ１は、図２（ａ）に示す１次回折光３６ａと、屈折率格子３０ｄ１からの１次回折光３６ｄ１とが交差する領域に形成される。図１（ａ）に示す屈折率格子２２ｄ２は、図２（ａ）に示す１次回折光３６ａと、屈折率格子（第３回折パターン）３０ｄ２からの１次回折光３６ｄ２とが交差する領域に形成される。図１（ａ）に示す屈折率格子２２ｅ１は、図２（ａ）に示す１次回折光３６ａと、屈折率格子３０ｅ１からの１次回折光３６ｅ１とが交差する領域に形成される。図１（ａ）に示す屈折率格子２２ｅ２は、図２（ａ）に示す１次回折光３６ａと、屈折率格子３０ｅ１からの１次回折光３６ｅ２とが交差する領域に形成される。
【００３３】
なお、図２（ａ）に示す屈折率格子を適宜変更することで、ホログラム光学素子２１の集合屈折率格子２２を適宜変更することができる。
【００３４】
（原盤を用いたホログラム光学素子の製造方法）
本発明の原盤を用いたホログラム光学素子の複製方法について、図３から図５を用いて説明する。図３は、ホログラム光学素子の製造方法を示す模式図である。なお、この図３から図５に示すホログラム光学素子の製造方法においては、説明をわかり易くするために、集合屈折率格子３０のうち、屈折率格子３０ａ，３０ｂに着目して説明しており、図３は、図２の原盤３２から放射される回折光の光束のうち、１次回折光３６ａおよび１次回折光３６ｂのみを抜粋して示したものである。
【００３５】
まず、原盤３２を準備する。原盤３２は、厚さ方向に配列する２つの主表面を含むホログラム記録層３３と、ホログラム記録層３３の各主表面に配置された基板３４とを含む。そして、原盤３２から所定の間隔をあけて複製用記録素子４５を配置する。当然のことながら、複製用記録素子４５を配置した後、原盤３２を複製用記録素子４５から間隔をあけて配置してもよい。複製用記録素子４５は、厚さ方向に対向する２つの主表面を有する基板４３と、基板４３の主表面のうち、原盤３２と対向する主表面に形成されたホログラム記録層４６とを含む。
【００３６】
そして、原盤３２に対して、特定の方向から平面波である再生光３５を入射させる。原盤３２のホログラム記録層３３には、屈折率格子３０ａ，３０ｂが記録されており、集束光が回折して、１次回折光３６ａ、３６ｂが屈折率格子３０ａ，３０ｂから放射される。
【００３７】
１次回折光３６ａは、光ピックアップにおいて、ホログラム光学素子を透過する０次透過光と同等な光束であり、１次回折光３６ｂは、光ピックアップにおいて、受光素子２０ｂに入射する１次回折光と同等な光束である。１次回折光３６ａは、ホログラム記録層３３の主表面のうち、複製用記録素子４５と対向する主表面に対して垂直に進む光束を含む。
【００３８】
１次回折光３６ｂは、ホログラム記録層３３の主表面のうち、複製用記録素子４５と対向する主表面に対して傾斜した方向に進む光束を含む。
【００３９】
そして、１次回折光３６ｂの少なくとも一部と、１次回折光３６ｂの少なくとも一部とが交差し、互いに干渉する。
【００４０】
１次回折光３６ａ、３６ｂが干渉する領域にホログラム記録層４６を配置することで、ホログラム記録層４６に屈折率格子２２ｂが記録される。換言すれば、屈折率格子３０ａおよび焦点３７ａの間に位置し、１次回折光３６ａが通る領域と、屈折率格子３０ｂおよび焦点３７ｂの間に位置し、１次回折光３６ｂが通る領域とが重なり、各領域が重なる部分に屈折率格子２２ｂが形成される。なお、焦点３７ｂと焦点３７ｂとは、仮想平面Ｓ上に位置している。仮想平面Ｓは、ホログラム記録層３３の主表面のうち、複製用記録素子４５側に位置する主表面と平行である。
【００４１】
複製用記録素子４５の原盤３２側の表面に、ガラスやポリカーボネイトなどの透明基板が設けてもよく、ホログラム記録層４６を保護する保護膜で覆ってもよい。さらには、複製用記録素子４５の原盤３２側の表面にホログラム記録層４６を整形した際の離型剤が塗付された状態でも良い。再生光３５は回折光を生成した後、反射面４９により反射される。これにより、再生光３５は複製用記録素子４５に入射しないため、不要な露光を防ぐことができる。
【００４２】
なお、この図３は、原盤３２を簡略化しており、屈折率格子３０ａからの１次回折光３６ａと、屈折率格子３０ｂからの１次回折光３６ｂとが完全に重なり合うように示されているが、これは、説明をわかり易くするために示したものであり、１次回折光３６ｂは、１次回折光３６ａの一部と交差している。
【００４３】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、ホログラム記録層３３には、屈折率格子３０ｂの他にも複数の屈折率格子３０ｃ〜３０ｅ２が形成されている。そして、図２（ａ），（ｂ）に示すように、屈折率格子３０ｃからの１次回折光３６ｃと、屈折率格子３０ａの一部とが交差する。そして、１次回折光３６ｃと屈折率格子３０ａの一部とが交差する領域に図３に示すホログラム記録層４６が位置している。そして、ホログラム記録層４６には、１次回折光３６ａの一部と１次回折光３６ｃとによって形成される干渉縞によって、図１（ａ）に示す屈折率格子２２ｃが形成される。
【００４４】
同様に、図２（ａ），（ｂ）に示す屈折率格子３０ａからの１次回折光３６ａの一部と、屈折率格子３０ｄ１，３０ｄ２からの１次回折光３６ｄ１，３６ｄ２とが交差する。そして、１次回折光３６ａの一部と１次回折光３６ｄ１，３６ｄ２とが交差する部分に、図３に示すホログラム記録層４６が位置している。そして、１次回折光３６ａの一部と、１次回折光３６ｄ１，３６ｄ２との干渉縞によって、図１に示す屈折率格子２２ｄ１，２２ｄ２が形成される。
【００４５】
同様に、図２（ａ），（ｂ）に示す屈折率格子３０ａからの１次回折光３６ａの一部と、屈折率格子３０ｅ１，３０ｅ２からの１次回折光３６ｅ１，３６ｅ２とが交差する。そして、１次回折光３６ａ１の一部と、１次回折光３６ｅ１，３６ｅ２とが交差する部分に、図３に示すホログラム記録層４６が位置している。そして、１次回折光３６ａの一部と１次回折光３６ｅ１，３６ｅ２との干渉縞とによってホログラム記録層４６に図１に示す
屈折率格子２２ｅ１，２２ｅ２が形成される。
【００４６】
このように、図３の原盤３２から回折される光束のうち、１次回折光３６ｃ，３６ｄ１，３６ｄ２，３６ｅ１，３６ｅ２も同様に再生光３５を入射することにより生成され、複製用記録素子４５上において、１次回折光３６ａと干渉することで、屈折率格子３０ｃ，３０ｄ１，３０ｄ２，３０ｅ１，３０ｅ２が記録される。この結果、ホログラム記録層４６には、図１（ａ）に示す集合屈折率格子２２が形成される。すなわち、原盤３２は再生光３５を入射することによりホログラム光学素子作製に必要な全光束を生成し、不要な光束を反射するマスクとして機能する。このとき、再生光３５の原盤３２に対する入射角は、１次回折光３６ｂ、および図４に図示しない、図３の１次回折光３６ｃ〜ｅと同等な光束の原盤３２に対する回折角の最大値よりも大きいことが好ましい。より好ましくは、再生光３５の原盤３２に対する入射角を、反射面４９の全反射角とする。
【００４７】
図４は、ホログラム光学素子を大量に製造する製造方法を示す模式図である。なお、この図４においても、説明をわかり易くするために、集合屈折率格子３０のうち、屈折率格子３０ａ，３０ｂに着目して説明しており、他の屈折率格子３０ｃ，３０ｄ１，３０ｄ２，３０ｅ１，３０ｅ２は図示していない。この図４に示す原盤５１は、複数のホログラム光学素子２１を一度に製造するときに製作する際に用いられるホログラム光学素子の原盤である。
【００４８】
原盤５１は、基板５２と、基板５２の主表面上に形成されたホログラム記録層５３と、ホログラム記録層５３上に配置された基板５４とを含む。ホログラム記録層５３には、複数の集合屈折率格子３０が形成されている。なお、この図４においては、原盤５１には互いに等しい複数の屈折率格子３０ａ，３０ｂが同一平面上に記録されている。なお、この図４には図示していないが、他の屈折率格子３０ｃ，３０ｄ１，３０ｄ２，３０ｅ１，３０ｅ２も各々複数形成されている。原盤５１および複製用記録素子５５を互いに間隔をあけて配置する。複製用記録素子５５は、基板５８と、基板５８の主表面上に形成されたホログラム記録層５６とを含む。
【００４９】
そして、原盤５１に対して、特定の方向から平面波である再生光３５を入射させる。再生光３５の入射により、互いに等しい複数の集束光である１次回折光３６ａ、および複数の回折光３６ｂが発生する。回折光３６ａ、３６ｂが干渉する領域において干渉縞を記録する複製用記録素子５５を配置することで、ホログラム記録層５６に互いに等しい複数の干渉縞５７を一度に記録することができ、複数の屈折率格子２２ｂが形成される。なお、ホログラム記録層５６は、屈折率格子（干渉縞５７）が記録される位置に、点状に塗布しても良い。
【００５０】
同様に、図示しない集合屈折率格子３０の屈折率格子３０ｃ，３０ｄ１，３０ｄ２，３０ｅ１，３０ｅ２からの１次回折光３６ｃ，３６ｄ１，３６ｄ２，３６ｅ１，３６ｅ２と、屈折率格子３０ａの１次回折光３６ａとの干渉縞が、ホログラム記録層５６に記録される。また、複数の屈折率格子３０ａからの１次回折光３６ａによって、複数の屈折率格子が形成される。この結果、ホログラム記録層５６には、集合屈折率格子２２が形成される。
【００５１】
図５は、ホログラム光学素子の製造装置を示す模式図である。レーザ光を射出する光源６０から発振したレーザ光はスペイシャルフィルタおよびコリメータレンズ（図示せず）によりコリメートされ、ミラー６１によりエキスパンダレンズ６２へ導かれる。アパーチャ６３、およびカップリングプリズム６４を透過し、原盤５１へ入射する。原盤５１に再生光が入射することにより、前記のように複数の１次回折光が回折され、回折光同士による干渉縞がホログラム記録層に屈折率格子として記録される。なお、カップリングプリズム６４はなくてもよい。
【００５２】
なお、ホログラム記録層に対して二光束干渉露光をする際、記録層内に含まれる酸素が光重合反応の妨げるため、露光前にＬＥＤなどのインコヒーレントな光をホログラム光学素子が記録される領域に一時照射する。記録に用いるレーザ光をコヒーレント長以上離し、前記記録される領域を照射しても良いが、同光源を使用する場合、コヒーレント長以上の光路長とするため複数のミラーを介する必要があり、迷光の原因にもなりやすいため、別光源を使用することが好ましい。また、複製用記録層を二光束干渉露光した後、更なる反応を抑制するために、前記インコヒーレント光を同様に照射する。この照射により、記録した干渉縞を固定することができる。図５には前記インコヒーレント光を発生する光源を図示しないが、例えば複製用記録素子５５の原盤５１と略密着しない面の直前に配置し、二光束干渉露光する際には、記録光軸上に配置されないよう退避可能に駆動すると良い。また、例えば前記回折光の妨げとならない位置に前記インコヒーレント光を発生する光源を配置し、前記回折光の妨げとならない位置に配置したミラーを介し、前記複製用記録素子５５の原盤５１と略密着しない面から前記記録される領域を照射しても良い。
【００５３】
（原盤の作製方法）
本発明の原盤の作製方法について、図６〜図１１を用いて説明する。図６（ａ）は原盤の作製方法の第１工程を模式的に示す側面図であり、（ｂ）は、原盤の作製方法の第１工程を模式的に示す平面図である。
【００５４】
まず、第１の記録光７２ａと参照光７３の二光束干渉露光により、原盤用記録素子７４のホログラム記録層７５に第１の屈折率格子３０ａを記録する。第１の記録光７２ａは、レーザ光をセクターマスク７０ａ、および対物レンズ７１を透過させることで生成する。ここでは第１の記録光７２ａは、図３の１次回折光３６ａ（図２（ｂ）に示す０次透過光２６）と同等な光束としている。第１の記録光７２ａも、１次回折光３６ａと同様に、焦点７８ａに集光する。
【００５５】
ホログラム記録層７５は、基板７６の主表面上に平板状に形成されており、第１の記録光７２ａが照射される第１主表面と、第１主表面と反対側に位置する第２主表面とを含む。
【００５６】
ホログラム記録層７５の第１主表面は、第１の記録光７２ａの光軸に対し垂直となるように配置されている。参照光７３は、ホログラム光学素子の複製に用いる再生光と同じ入射角度で原盤へ入射する平行光である。また、ホログラム記録層７５において、二光束を入射する表面は、ガラスやポリカーボネイトなどの透明基板であっても良く、ホログラム記録層７５を保護する保護膜で覆われていても良く、またホログラム記録層７５を整形した際の離型剤が塗付された状態でも良い。
【００５７】
なお、図７（ａ）〜（ｅ）は、セクターマスクを示す平面図である。図７（ａ）に示す
セクターマスク７０ａは、屈折率格子３０ａを形成する際に用いられるマスクであって、セクターマスク７０ａには、第１の記録光７２ａが通る円形状の穴部が形成されている。
【００５８】
図８（ａ）は原盤の作製方法の第２工程を模式的に示す側面図であり、図８（ｂ）は、原盤の製作方法の第２工程を模式的に示す平面図である。なお、図８（ｂ）は、第２の記録光７２ｃの光軸方向から原盤用記録素子７４を見たときの平面図である。第２の記録光７２ｃおよび参照光７３の二光束干渉露光により、原盤用記録素子７４のホログラム記録層７５に第２の屈折率格子３０ｃを記録する。第２の記録光７２ｃは、レーザ光をセクターマスク７０ｃ、および対物レンズ７１を透過させることで生成する。第２の記録光７２ｃは、図２（ａ）の回折光３６ｃと同等な光束としている。第２の記録光７２ｃも、焦点７８ｃに集光する。
【００５９】
ここで、図８（ａ）に示す原盤用記録素子７４は、図６（ａ）に示す状態から紙面に対して垂直な仮想軸線を中心に回転させるとともに、対物レンズ７１に近接するようにシフトさせている。
【００６０】
図８（ａ）中の焦点７８ａ１は、原盤用記録素子７４と同様に、図６（ａ）に示す焦点７８ａを原盤用記録素子７４と同様に回転およびシフトさせたときの位置である。
【００６１】
焦点７８ａ１および焦点７８ｃは、ホログラム記録層７５の主表面と平行な仮想平面Ｓ上に配列する。焦点７８ａ１および焦点７８ｃの相対的な位置関係は、図１（ｂ）に示す受光素子２０ａおよび受光素子２０ｃの相対的な位置関係と一致する。
【００６２】
参照光７３は、ホログラム記録層７５に対し第１工程と同じ入射角度で入射する平行光である。すなわち、ホログラム記録層７５の主表面に対して参照光７３が同方向に入射するよう、原盤用記録素子７４をシフト、傾斜、回転させた量と同じだけ参照光７３をシフト、傾斜、回転させている。このため、図６（ａ）および図７（ａ）に示すいずれの状態においても、参照光７３が、ホログラム記録層７５に入射する入射角度は一致している。さらに、ホログラム記録層７５の主表面に対して垂直な方向からホログラム記録層７５を見たときに、参照光７３が参照光７３に対して入射する平面的な方向も一致している。
【００６３】
すなわち、ホログラム記録層７５を基準とすると、参照光７３は、常に同一の入射角度および方向からホログラム記録層７５に入射している。なお、図８（ａ）に示すセクターマスク７０ｃには、図７（ｃ）に示すように、セクターマスク７０ａの開口部の一部に相当するような穴部が形成されている。
【００６４】
図９（ａ）は原盤の作製方法の第３工程を模式的に示す側面図であり、図９（ｂ）は、原盤の作製方法の第３工程を模式的に示す平面図である。なお、この図９（ｂ）は、第３の記録光７２ｂの光軸方向から原盤用記録素子７４を平面視した平面図である。第３の記録光７２ｂと参照光７３の二光束干渉露光により、原盤用記録素子７４のホログラム記録層７５に第３の屈折率格子３０ｂを記録する。第３の記録光７２ｂは、レーザ光をセクターマスク７０ｂ、および対物レンズ７１を透過させることで生成する。ここでは第３の記録光７２ｂは、図３の回折光３６ｂと同等な光束としており、第３の記録光７２ｂは、焦点７８ｂに集光する。セクターマスク７０ｂは、図７（ｂ）に示すように、セクターマスク７０ａに形成された穴部の一部に相当する穴部が形成されている。第３の記録光７２ｂは、セクターマスク７０ｂに形成された穴部を通る。
【００６５】
この図９に示すように屈折率格子３０ｂを形成するときには、図８に示す状態から原盤用記録素子７４を移動させる。図９（ａ）に示す焦点７８ａ２，７８ｃ１は、図８（ａ）に示す焦点７８ａ１，７８ｃを原盤用記録素子７４の移動と共に移動させたときの仮想点である。そして、焦点７８ｂ，７８ａ２，７８ｃ１同士の相対的な位置関係は、図１（ｂ）に示す焦点２８ｂ，２８ａ，２８ｃ同士の相対的な位置関係となっている。
【００６６】
すなわち、焦点７８ｂ，７８ａ２，７８ｃ１同士間の間隔が受光素子２０ｂ，２０ａ，２０ｃ同士間の間隔となるように、原盤用記録素子７４は図８に示す状態から移動している。
【００６７】
参照光７３は、ホログラム記録層７５に対し第１工程と同じ入射角度で入射する平行光である。すなわち、ホログラム記録層７５面に対して参照光７３が同方向に入射するよう、原盤用記録素子７４をシフト、傾斜、回転させた量と同じだけ参照光７３をシフト、傾斜、回転させている。
【００６８】
図１０（ａ）は、原盤の作製方法の第４工程を模式的に示す側面図であり、図１０（ｂ）は、原盤の作製方法の第４工程を示す平面図である。次に、第４の記録光７２ｄと参照光７３の二光束干渉露光により、原盤用記録素子７４のホログラム記録層７５に第４の屈折率格子３０ｄ（３０ｄ１，３０ｄ２）を記録する。第４の記録光７２ｄは、レーザ光をセクターマスク７０ｄ、および対物レンズ７１を透過させることで生成する。セクターマスク７０ｄは、図７（ｄ）に示すように、セクターマスク７０ａに形成された穴部の一部に相当する穴部が形成されている。第４の記録光７２ｄは、セクターマスク７０ａに形成された穴部を通る。ここでは第４の記録光７２ｄは、図３の回折光３６ｄと同等な光束としている。また、記録光７２ｄの焦点７８ｄが、ホログラム記録層７５面に対して平行な仮想平面Ｓ上に位置している。
【００６９】
ここで、図１０（ａ）に示す焦点７８ａ３は、上記図９（ａ）に示す焦点７８ａ２を原盤用記録素子７４の移動と共に移動させたときの仮想点である。そして、焦点７８ａ３と焦点７８ｄとの相対的な位置関係は、図１（ｂ）に示す受光素子２０ａと受光素子２０ｄとの相対的な位置となるように、原盤用記録素子７４が移動している。
【００７０】
すなわち、焦点７８ｄと焦点７８ａ３との間の間隔と、図１（ａ）に示す受光素子２０ａと受光素子２０ｄとの間隔とが一致するように、原盤用記録素子７４を第１工程の状態からシフト、傾斜、回転して配置している。参照光７３は、ホログラム記録層７５に対し第１工程と同じ入射方向で入射する平行光である。すなわち、ホログラム記録層７５の主表面に対して参照光７３が同方向に入射するよう、原盤用記録素子７４をシフト、傾斜、回転させた量と同じだけ参照光７３をシフト、傾斜、回転させている。
【００７１】
図１１（ａ）は、原盤の作製方法の第５工程を模式的に示す側面図であり、図１１（ｂ）は、原盤の作製方法の第５工程を模式的に示す側面図である。第５の記録光７２ｅと参照光７３の二光束干渉露光により、原盤用記録素子７４のホログラム記録層７５に第５の屈折率格子３０ｅ（３０ｅ１，３０ｅ２）を記録する。第５の記録光７２ｅは、レーザ光をセクターマスク７０ｅ、および対物レンズ７１を透過させることで生成する。セクターマスク７０ｅは、図７（ｅ）に示すように、セクターマスク７０ａに形成された穴部の一部に相当する穴部が形成されている。図１１（ａ），（ｂ）において、第５の記録光７２ｅは、図３の回折光３６ｅと同等な光束としている。また、記録光７２ｅは記録光７２ａの集光位置を通りホログラム記録層７５の主表面に対して平行な仮想平面Ｓ上の焦点７８ｅに集光する。
【００７２】
図１１（ａ）において、焦点７８ａ４は、図１０（ａ）に示す焦点７８ａ３を原盤用記録素子７４の移動と共に移動させたときの仮想点である。
【００７３】
焦点７８ｅと焦点７８ａとの相対的な位置関係は、図１（ｂ）に示す受光素子２０ｅと受光素子２０ａとの相対的な位置関係と一致している。
【００７４】
すなわち、焦点７８ａ４と、焦点７８ｅとの間隔が、図１（ｂ）に示す受光素子２０ａと受光素子２０ｅとの間隔と等しくなるように、原盤用記録素子７４を第１工程の状態からシフト、傾斜、回転して配置している。参照光７３は、ホログラム記録層７５に対し第１工程と同じ入射角度で入射する平行光である。すなわち、ホログラム記録層７５面に対して参照光７３が同方向に入射するよう、原盤用記録素子７４をシフト、傾斜、回転させた量と同じだけ参照光７３をシフト、傾斜、回転させている。
【００７５】
以上の工程により、回折格子の作製を行う。この第１工程から、第５工程は順不同であっても良い。図６〜１１において対物レンズ７１の直前にセクターマスク７０を配置しているが、対物レンズ７１の直後、原盤用記録素子７４の直前であってもよい。対物レンズを全て等しいものとしているが、記録光７２ａを記録する対物レンズ７１と、記録光７２ｂ〜ｅを記録する対物レンズ７１は異なるものであっても良い。また、図７（ａ）〜（ｅ）に示した各セクターマスクは、光ピックアップにおける各受光素子へ導きたい１次回折光成分を切り欠いたものであり、前記第１工程においては、０次透過光と同等に円形状に切り欠いたマスクを使用するか、もしくはセクターマスクを使用しなくとも良い。勿論、５方向以上の回折光束を回折させることのできるホログラム光学素子、および３方向以下の回折光束を回折させることのできるホログラム光学素子を作製する場合においても、同手法により作製することができる。
【００７６】
なお、記録層内に含まれる酸素が光重合反応の妨げるため、露光前にＬＥＤなどのインコヒーレントな光を屈折率格子が記録される領域に一時照射している。また、屈折率格子の二光束干渉露光後、更なる反応を抑制するために、前記インコヒーレント光を同様に照射する。この照射により、記録した屈折率格子を固定することができる。ホログラム光学素子の作製時においては、上述した反射面４９（図３参照）を設ける必要がある。このため、原盤の製造における二光束干渉露光後に、基板に反射面を形成する処理を行なう。なお、当該反射面が形成された基板７６（図６参照）が、図３の基板４２に該当する。
【００７７】
反射面４９は、ホログラム記録層７５の露光工程後に当該反射面が形成される面に対し、コーティング処理を施すことにより生成する。もしくは、特定の入射角度に対し反射率の高い反射板を別途用意し、露光工程後のホログラム記録層７５に重ね貼りすることで、当該反射板の反射面を反射面４９とする。なお、反射板を用いる方法では、反射板をホログラム記録層７５に重ね貼りせずとも、基板とホログラム記録層７５との間に挿入することで、同等の効果が得られる。
【００７８】
図１２は、カップリングプリズムを用いた、原盤の作製方法を説明するための図である。図１２を参照して、カップリングプリズム９３を用いる方法は、参照光７３の入射角がもともと基板７６の反射角に相当する場合、および基板７６の下面７６ａに反射面が設けられている場合に限られる。当該反射面は特定の入射角（出射角）に対して強く反射が生じる。したがって、図１２に示すとおりカップリングプリズム９４をホログラム記録層（原盤用記録材料）７５の露光工程において密着させることにより、カップリングプリズム９４の入射面、出射面が上記特定の角度から逸れる。このため、参照光７３を透過させることができる。
【００７９】
（原盤を作製する装置）
本発明の原盤を作製する装置について、図１３（ａ），（ｂ）および、図１４（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図１３（ａ）は、本発明の原盤を作製するための、製造装置の模式図である。原盤の製造装置は、たとえば次のように構成される。
【００８０】
原盤の製造装置は、レーザ光を射出する光源８０と、光源８０からのレーザ光をレーザ光Ｌ１およびレーザ光Ｌ２に分岐するビームスプリッタ（分岐器）８１と、レーザ光Ｌ１を集光して、記録光Ｌ３とする対物レンズ８７を備える。さらに、原盤の製造装置は、記録光Ｌ３とレーザ光Ｌ２とが交差するようにレーザ光Ｌ２を反射する反射機器８８と、原盤用記録材料９０を保持すると共に、記録光Ｌ３およびレーザ光Ｌ２とが原盤用記録材料９０において交差するように原盤用記録材料９０を保持する原盤用記録材料９０とを備える。原盤の製造装置は、反射機器８８の駆動を制御する制御部９２と、ビームスプリッタ８１から分岐したレーザ光Ｌ１を対物レンズ８７に向けて反射するミラー８９とをさらに備える。反射機器８８は、可動ミラー８３と、ミラー８２と、パラボラミラー８５と、回転ミラー８４と、セクターマスク８６と、対物レンズ８７とを備える。
【００８１】
光源８０は、レーザ光（光ビーム）を出射する。ミラー８９は、ビームスプリッタ８１によって分岐したレーザ光Ｌ１をセクターマスク８６および対物レンズ８７に向けて反射する。対物レンズ８７は、ミラー８９によって反射されたレーザ光Ｌ１を集光して、記録光Ｌ３としている。保持器９３は、原盤用記録材料９０を支持しており、保持器９３は、図１３（ａ）に示す対物レンズ８７に近接、対物レンズ８７から離間する方向に移動可能に設けられ、回転中心線を中心に回転可能に設けられると共に、回転中心線が傾斜するよう傾斜可能に設けられている。原盤用記録材料９０は感光材である。保持器９３の回転中心線は、初期状態においては、記録光Ｌ３の光軸と平行となっている。そして、保持器９３の回転中心線が記録光Ｌ３に対して斜めとなるように傾斜することで保持器９３は、記録光Ｌ３に対する原盤用記録材料９０の傾斜角度を調整する。保持器９３は、回転することで、原盤用記録材料９０に照射される記録光Ｌ３の位置を変えることができる。
【００８２】
光源８０から発振したレーザ光は、ビームスプリッタ８１を透過するレーザ光Ｌ１と、ビームスプリッタ８１によって反射させられたレーザ光Ｌ２とに分岐する。この図１３（ａ）に示す例においては、ビームスプリッタ８１は、光源８０からの光ビームをレーザ光Ｌ１と、レーザ光Ｌ１の進行方向と垂直な進行方向に進むレーザ光Ｌ２とに分岐しているが、レーザ光Ｌ１およびレーザ光Ｌ２の分岐角度は適宜設定される。
【００８３】
可動ミラー８３は、ビームスプリッタ８１によって分岐したレーザ光Ｌ２を反射する位置と、ビームスプリッタ８１から分岐したレーザ光Ｌ２から離れた位置との間を移動可能に設けられている。ミラー８２は、可動ミラー８３がレーザ光Ｌ２を反射する位置から退避したときに、レーザ光Ｌ２を反射可能な位置に設けられている。
【００８４】
回転ミラー８４は、可動ミラー８３によって反射されたレーザ光Ｌ２から離れた位置に設けられており、回転ミラー８４は、ミラー８２によって反射されたレーザ光Ｌ２をパラボラミラー８５に向けて反射するように配置されている。
【００８５】
回転ミラー８４は、反射面が回転可能に設けられており、レーザ光Ｌ２の反射角度を調整することができる。これにより、パラボラミラー８５に入射するレーザ光Ｌ２の入射方向を調整することができ、パラボラミラー８５によって反射するレーザ光Ｌ２の反射方向を適宜調整することができる。
【００８６】
図１３（ａ）に示す状態は、上記図６（ａ），（ｂ）に示す製造工程に相当する状態を示しており、記録光Ｌ３は、図６の第１の記録光７２ａに相当する。
【００８７】
セクターマスク８６は、予め複数用意されており、原盤用記録材料９０に形成する干渉縞（屈折率格子）に合わせて適宜取り替えられる。対物レンズ８７は、レーザ光Ｌ１を集光する集光レンズである。なお、記録光Ｌ３の焦点は、原盤用記録材料９０に対して、対物レンズ８７と反対側に位置している。
【００８８】
図１３（ａ）に示す状態においては、可動ミラー８３はレーザ光Ｌ２を反射し、可動ミラー８３で反射したレーザ光Ｌ２が原盤用記録材料９０の主表面に特定の一定方向から入射している。具体的には、原盤用記録材料９０の主表面に対して垂直な方向から原盤用記録材料９０の主表面を見たときに、原盤用記録材料９０を基準として、レーザ光Ｌ２が原盤用記録材料９０に入り込む平面方向の方向は予め定められており、さらに、レーザ光Ｌ２が原盤用記録材料９０に入射する入射角度も予め定められている。図６（ａ）において記録光Ｌ３が第１の記録光７２ａに相当し、レーザ光Ｌ２が参照光７３に相当する。記録光Ｌ３とレーザ光Ｌ２とを干渉させて、干渉縞（屈折率格子）を原盤用記録材料９０に記録する。
【００８９】
このように、屈折率格子３０ａを形成した後、さらに、屈折率格子３０ｂ等を原盤用記録材料９０に形成するときには、図１３（ｂ）に示すように、制御部９２は、保持器９３を対物レンズ８７に向けてシフトする方向、Ｚ軸線と平行な仮想軸線を中心に回転する方向および保持器９３の回転中心線が記録光Ｌ３の光軸と交差するように傾斜する方向のいずれかの方向に、予め設定された移動量だけ移動させる。さらに、制御部９２は可動ミラー８３をレーザ光Ｌ２の光軸上から離れるように退避させ、制御部９２は、セクターマスク８６を取り替える。なお、セクターマスク８６の具体例は、たとえば、図７に示されている。そして、ミラー８２がレーザ光Ｌ２を回転ミラー８４に向けて反射する。回転ミラー８４の姿勢は、パラボラミラー８５からの指令に基づいて、予め定められた姿勢となっている。
【００９０】
そして、回転ミラー８４によって反射したレーザ光Ｌ２は、パラボラミラー８５によって反射され、原盤用記録材料９０に入射される。
【００９１】
ここで、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、可動ミラー８３によって反射したレーザ光Ｌ２が原盤用記録材料９０に入り込むときの入射方向と、パラボラミラー８５によって反射したレーザ光Ｌ２が原盤用記録材料９０に入り込むときの入射方向とは、一致している。すなわち、パラボラミラー８５によって反射したレーザ光Ｌ２が原盤用記録材料９０に入射するときの入射角度は予め定められた特定の入射角度になっており、原盤用記録材料９０の主表面に対して垂直な方向から主表面をみたときに、レーザ光Ｌ２が原盤用記録材料９０に入り込む平面方向も、予め定められた方向となっている。具体的には、原盤用記録材料９０の回転に伴い、回転ミラー８４も追従して回転する。これにより、パラボラミラーからのレーザ光Ｌ２は、常に原盤用記録材料９０の主表面の同じ位置に、同一の入射角度で、かつ、原盤用記録材料９０の回転方向（θ方向）にも等しい角度で、原盤用記録材料９０に入射する。すなわち、原盤用記録材料９０を基準とすると、レーザ光Ｌ２は常に同じ方向から同じ位置に向けて入射している。
【００９２】
図１３（ｂ）に示すレーザ光Ｌ１は、図８（ａ）に示す第２の記録光７２ｂに相当し、レーザ光Ｌ２が参照光７３に相当する。そして、記録光Ｌ３とレーザ光Ｌ２とを干渉させて、干渉縞（屈折率格子）を原盤用記録材料９０に形成する。
【００９３】
さらに、複数種類の干渉縞を原盤用記録材料９０に形成するときには、制御部９２は、回転ミラー８４および保持器９３を移動させる。
【００９４】
具体的には、原盤用記録材料９０の回転に伴い、回転ミラー８４も追従して回転する。これにより、パラボラミラーからのレーザ光Ｌ２は、常に原盤用記録材料９０の主表面の同じ位置に、同一の入射角度で、かつ、原盤用記録材料９０の回転方向（θ方向）にも等しい角度で、原盤用記録材料９０に入射する。
【００９５】
そして、記録光Ｌ３とレーザ光Ｌ２とが新たな干渉縞（屈折率格子）を原盤用記録材料９０に形成する。このようにして、複数の屈折率格子が原盤用記録材料９０に形成される。
【００９６】
たとえば、図９（ａ），（ｂ）に示すように、屈折率格子３０ｃが原盤用記録材料９０に形成される。同様に、屈折率格子３０ｃを形成した後、制御部９２が保持器９３および回転ミラー８４を移動させて、レーザ光Ｌ１およびレーザ光Ｌ２を原盤用記録材料９０上において干渉させることで、さらに、原盤用記録材料９０に、屈折率格子３０ｄや屈折率格子３０ｅを形成する。
【００９７】
図１４（ａ），（ｂ）は、上記図１３（ａ），（ｂ）に示された原盤を作製する装置の変形例を示す模式図である。図１４（ａ），（ｂ）に示す原盤を作製する装置においては、図１３（ａ），（ｂ）に示すパラボラミラー８５に代えて、複数の固定ミラー９１が採用されている。
【００９８】
今回開示された実施の形態は例示であって、上記内容のみに制限されるものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、ホログラム光学素子用原盤に適用することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１ 光ディスク、２ 対物レンズ、３ １／４波長板、４ センサレンズ、５ ビームスプリッタ、６ 回折光学素子、７ 受光素子、８ 回折格子、９ コリメータレンズ、１０，１１ 半導体レーザ、１２ ダイクロイックミラー、２０ａ〜２０ｅ 受光素子、２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ１，２２ｄ２，２２ｅ１，２２ｅ２ 屈折率格子、２２ 集合屈折率格子、２３ ホログラム記録層、２４ 基板、２６ ０次透過光、２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ１，２７ｄ２，２７ｅ１，２７ｅ２ １次回折光、２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ，２８ｅ 焦点、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ１，３０ｄ２，３０ｅ１，３０ｅ２ 屈折率格子、３０ 集合屈折率格子、３２ 原盤、３３ ホログラム記録層、３４ 基板、３５ 再生光、３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ１，３６ｄ２，３６ｅ１，３６ｅ２ １次回折光、４５ 複製用記録素子、４６，５３ ホログラム記録層、４９ 反射面、５１ 原盤、５２，５４ 基板、５５ 複製用記録素子、５６ ホログラム記録層、５７ 干渉縞、５８ 基板、６０ 光源、６１ ミラー、６２ エキスパンダレンズ、６３ アパーチャ、６４ カップリングプリズム、７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ，７０ｅ セクターマスク、７１ 対物レンズ、７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ，７２ｅ 記録光、７３ 参照光、７４ 原盤用記録素子、７５ ホログラム記録層、８０ 光源、８１ ビームスプリッタ、８２ ミラー、８３ 可動ミラー、８４ 回転ミラー、８５ パラボラミラー、８６ セクターマスク、８７ 対物レンズ、９０ 原盤用記録材料、９１ 固定ミラー、９２ 制御部、９３ 保持器、Ｌ１ レーザ光、Ｌ２ レーザ光、Ｌ３ 記録光、Ｓ 仮想平面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光が入射される第１ホログラム記録層を備え、前記入射光が入射されることで、ホログラム光学素子の第２ホログラム記録層に干渉縞を形成可能なホログラム光学素子用原盤において、
前記第１ホログラム記録層は、前記入射光を回折し、第１回折光を射出する第１回折パターンと、前記入射光を回折し、第２回折光を射出する第２回折パターンとを含み、
前記第１回折光の少なくとも一部と前記第２回折光の少なくとも一部とは互いに交差し、
前記第１ホログラム記録層は、厚み方向に配列する第１主表面および第２主表面を含み、
前記入射光は、前記第１主表面に入射され、前記第１回折光および前記第２回折光は、前記第２主表面から射出され、
前記第１回折光は、前記第２主表面に対して垂直な方向に射出される光束を含み、
前記第２回折光は、前記第２主表面に対して斜めに射出される光束を含む、ホログラム光学素子用原盤。
【請求項２】
前記入射光は、平面波であり、
前記第１回折光は、第１焦点に集光し、前記第２回折光は、第２焦点に集光する、請求項１に記載のホログラム光学素子用原盤。
【請求項３】
前記第１焦点と前記第２焦点とは、前記第１ホログラム記録層に対して平行な仮想平面上に配列する、請求項２に記載のホログラム光学素子用原盤。
【請求項４】
前記第１焦点および前記第１回折パターンとの間に位置し、前記第１回折光が通る第１領域と、前記第２焦点および前記第２回折パターンとの間に位置し、前記第２回折光が通る第２領域とが重なり、
前記第１ホログラム記録層に形成され、前記入射光を回折させると共に前記入射光が回折した回折光を第３焦点に集光させる第３回折パターンをさらに備え、
前記第３焦点および前記第３回折パターンの間に位置し、前記第３回折パターンによって回折した第３回折光が通る第３領域と前記第１領域とは交差する、
前記第１回折パターンの一部と、前記第２回折パターンの一部および前記第３回折パターンの一部が互いに重なる、請求項２に記載のホログラム光学素子用原盤。
【請求項５】
前記第１回折パターンおよび前記第２回折パターンが複数設けられた、請求項１から請求項４のいずれかに記載のホログラム光学素子用原盤。
【請求項１】
入射光が入射される第１ホログラム記録層を備え、前記入射光が入射されることで、ホログラム光学素子の第２ホログラム記録層に干渉縞を形成可能なホログラム光学素子用原盤において、
前記第１ホログラム記録層は、前記入射光を回折し、第１回折光を射出する第１回折パターンと、前記入射光を回折し、第２回折光を射出する第２回折パターンとを含み、
前記第１回折光の少なくとも一部と前記第２回折光の少なくとも一部とは互いに交差し、
前記第１ホログラム記録層は、厚み方向に配列する第１主表面および第２主表面を含み、
前記入射光は、前記第１主表面に入射され、前記第１回折光および前記第２回折光は、前記第２主表面から射出され、
前記第１回折光は、前記第２主表面に対して垂直な方向に射出される光束を含み、
前記第２回折光は、前記第２主表面に対して斜めに射出される光束を含む、ホログラム光学素子用原盤。
【請求項２】
前記入射光は、平面波であり、
前記第１回折光は、第１焦点に集光し、前記第２回折光は、第２焦点に集光する、請求項１に記載のホログラム光学素子用原盤。
【請求項３】
前記第１焦点と前記第２焦点とは、前記第１ホログラム記録層に対して平行な仮想平面上に配列する、請求項２に記載のホログラム光学素子用原盤。
【請求項４】
前記第１焦点および前記第１回折パターンとの間に位置し、前記第１回折光が通る第１領域と、前記第２焦点および前記第２回折パターンとの間に位置し、前記第２回折光が通る第２領域とが重なり、
前記第１ホログラム記録層に形成され、前記入射光を回折させると共に前記入射光が回折した回折光を第３焦点に集光させる第３回折パターンをさらに備え、
前記第３焦点および前記第３回折パターンの間に位置し、前記第３回折パターンによって回折した第３回折光が通る第３領域と前記第１領域とは交差する、
前記第１回折パターンの一部と、前記第２回折パターンの一部および前記第３回折パターンの一部が互いに重なる、請求項２に記載のホログラム光学素子用原盤。
【請求項５】
前記第１回折パターンおよび前記第２回折パターンが複数設けられた、請求項１から請求項４のいずれかに記載のホログラム光学素子用原盤。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１４８０３（Ｐ２０１２−１４８０３Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５１１２４（Ｐ２０１０−１５１１２４）
【出願日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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