回折格子とその製造方法、及び光ピックアップ装置
【課題】複数の波長に対して波長依存性が小さい回折格子を提供する。
【解決手段】ガラス等の透明基材からなるガラス透明基板２と、このガラス透明基板２の
一方の表面に回折格子部５が形成されている。回折格子部５は、低屈折率を有する低屈折
率材料３と、低屈折率材料３とは異なる屈折率で、且つ、低屈折率材料３の屈折率より高
い高屈折率を有する高屈折率材料４とからなる。複数の波長における回折光が、各々必要
とされる角度に分離するよう設計された位相変調パターンにて形成した。
【解決手段】ガラス等の透明基材からなるガラス透明基板２と、このガラス透明基板２の
一方の表面に回折格子部５が形成されている。回折格子部５は、低屈折率を有する低屈折
率材料３と、低屈折率材料３とは異なる屈折率で、且つ、低屈折率材料３の屈折率より高
い高屈折率を有する高屈折率材料４とからなる。複数の波長における回折光が、各々必要
とされる角度に分離するよう設計された位相変調パターンにて形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長が異なる複数の光を回折可能な回折格子とその製造方法、及び回折格子
を備えた光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）といった異なる種類
の光記録媒体（以下、光ディスクと称す）から情報を再生したり、或いは情報を記録した
りする光ピックアップ装置が開発されている。
上記のような光ピックアップ装置においては、レーザー光を集光させたレーザースポッ
トが光ディスクの情報記録面に形成されているトラックを追従するようトラッキング制御
が行われている。トラッキング制御方法としては、３ビーム法や差動プッシュプル法が広
く利用され、これら３ビーム法や差動プッシュプル法では、レーザー光源からの１つのレ
ーザー光を３ビーム化するために回折格子が用いられている。
また、近年、光ピックアップ装置の小型化、及び低コスト化を図るために、例えば、Ｄ
ＶＤ用の波長帯（６５０ｎｍ）のレーザー光を出射する半導体レーザーと、ＣＤ用の波長
帯（７８５ｎｍ）のレーザー光を出射する半導体レーザーとを１つのチップ内に形成した
所謂モノリシック集積型の２波長レーザー光源が実用化されている。
【０００３】
しかしながら、例えばＣＤとＤＶＤは記録フォーマットが異なるため、回折格子の回折
光は夫々適切な角度で分離する必要があるが、従来の回折格子は単一の凹凸で形成されて
いるため、夫々の分離角度を制御できない問題があった。
そこで、２つの異なる波長のレーザー光を回折可能な回折格子が提案されている。例え
ば、特許文献１には、断面形状が凹凸状で、格子の凸部の幅と格子周期との比を０．５以
外の値に設定し、凸部と凹部との透過光の位相差が一方の波長の光に対して２πであり、
他方の波長の光に対して０次回折効率が所定の値に調整されている回折格子を、透光性基
板上の夫々の面に形成した２波長対応の回折格子が開示されている。
【０００４】
図１１は、特許文献１に開示されている従来の２波長対応回折格子の構造を模式的に示
した図である。なお、図１１においては、説明を分かり易くするために波長λ1と波長λ2
とのレーザー光線の光路を分離して記載しているが、実際は各波長の光線は同一の光路を
伝搬することになる。
この図１１（ａ）（ｂ）に示す２波長対応回折格子１００は、ガラス等からなる透明基
板１０１の入射面側に断面形状が周期的な凹凸からなり均一の屈折率を有する回折格子１
０２を形成すると共に、透明基板１０１の出射面側に同じく断面形状が周期的な凹凸から
なり均一の屈折率を有する回折格子１０３を形成する。これにより、２波長レーザー光源
１０から波長λ1のレーザー光が出射された場合は、回折格子１０２により波長λ1のレー
ザー光をメインビームとなる０次回折光Ｉ1（０）と、そのサイドビームとなる二つの±
１次回折光Ｉ1（±１）とに回折するようにしている。また２波長レーザー光源１０から
波長λ2のレーザー光が出射された場合は、回折格子１０３により波長λ2のレーザー光を
メインビームとなる０次回折光Ｉ2（０）と、そのサイドビームとなる二つの±１次回折
光Ｉ2（±１）とに回折するようにしている。
【０００５】
また、図１１に示す従来の２波長対応回折格子１００は、回折格子１０２の幅寸法Ｗ11
と格子周期Ｐ11との比Ｗ11／Ｐ11（以下、デューティ比という）を０．５以外の値に設定
することにより、ＤＶＤ用の波長λ1の０次回折光Ｉ1（０）と１次回折光Ｉ1（±１）の
回折効率とが所定の値となるように調整している。また同様に回折格子１０３のデューテ
ィ比Ｗ12／Ｐ12を０．５以外の値に設定することにより、ＣＤ用の波長λ2の０次回折光
Ｉ2（０）と１次回折光Ｉ2（±１）の回折効率が所定の値となるように調整している。
【特許文献１】特開２００１−２８１４３２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１２は、前述した２波長対応回折格子１００を構成する夫々の回折格子１０２、１０
３の波長と回折効率との関係を示した図であり、図１２（ａ）はＤＶＤ用の回折格子１０
２における波長と回折効率との関係を、図１２（ｂ）はＣＤ用の回折格子１０３における
波長と回折効率との関係を夫々示した図である。
この図１２（ａ）に示すＤＶＤ用の回折格子１０２では、ＤＶＤ用の６５０ｎｍ波長に
おいて０次回折光Ｉ1（０）とその±１次回折光Ｉ1（±１）の回折効率が所定の値となる
ように調整されている。また図１２（ｂ）に示すＣＤ用の回折格子１０３では、ＣＤ用の
７８５ｎｍ波長において０次回折光Ｉ2（０）と、その±１次回折光Ｉ2（±１）の回折効
率が所定の値となるように調整されている。
【０００７】
しかしながら、回折格子１０２は、図１２（ａ）に示すようにＤＶＤ用の波長λ1（６
５０ｎｍ）付近の回折効率が僅かな波長変化によって大きく変化するという欠点があった
。また回折格子１０３では、図１２（ｂ）に示すようにＣＤ用の波長λ2（７８５ｎｍ）
付近の回折効率が僅かな波長変化によって折効率が大きく変化するという欠点があった。
即ち、前述した従来の２波長対応回折格子１００は波長依存性が大きく、２波長レーザー
光源１０の温度ドリフトによる波長変化によって回折効率が大きく変化するという問題点
があった。
【０００８】
また、回折格子における光量損失は、回折格子のデューティ比の値が０．５のときに最
も小さくなり、０．５から離れるに従って大きくなる。このため、上記図１１に示した２
波長対応回折格子１００のように０次回折光と１次回折光の回折効率が所定の値となるよ
うに、回折格子のデューティ比の値を０．５以外の値を調整した場合は、回折格子におけ
る光量損失が大きくなる。この結果、高い光量が求められる例えばＤＶＤに情報の書き込
みを行う光記録装置の光ピックアップ装置等に適用できないという問題点があった。
さらに、従来の２波長対応回折格子１００においては、夫々の波長に対応した回折格子
１０２、１０３の格子パターンを透明基板１０１の表裏に夫々形成するようにしているた
め、格子パターンに位置ずれが生じるという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記したような点を鑑みてなされたものであり、複数の波長に対して波長依
存性が小さく、かつ夫々の波長に対して適切な方向に回折光を生成することを目的とする
。また高次光による光量損失を抑制できる回折格子を提供することを目的とする。さらに
回折格子の格子パターンに位置ずれが生じることがない回折格子を提供することを目的と
する。またそれらの回折格子を備えた光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、波長が異なる複数の光のうち、少なくとも一つの
波長の光が入射する回折格子であって、透明基材と、回折格子部とからなり、回折格子部
は、第１の屈折率を有する第１の屈折率材料と、第１の屈折率材料とは異なる第２の屈折
率を有する第２の屈折率材料と、を備え、所定の波長帯域における回折効率がほぼ一定と
なるように第１の屈折率材料と第２の屈折率材料とを前記透明基材の一方の表面上に使用
する夫々の波長における回折光が適切な角度で分離するように設計された位相変調パター
ンで形成した。
このような本発明の回折格子によれば、複数の異なる波長において回折効率を所定の値
に保つことができるので、波長依存性を小さくすることが可能になる。これにより、半導
体レーザーの温度ドリフトにより波長変化が生じた場合でも回折効率が変動するのを防止
することができる。
また使用する夫々の波長における回折光が適切な角度で分離するので、例えばＣＤ、Ｄ
ＶＤなど記録フォーマットの異なる光ディスクに対応することが出来る。
さらに、回折格子部の格子パターンを透明基板の片面だけに形成するようにしているた
め、格子パターンの位置ずれが発生するといったこともない。
【００１１】
また本発明の回折格子は、透明基材の他方の表面上に入射面側への戻り光を吸収する偏
光手段を備えるようにした。このように構成すれば、偏光手段により戻り光が入射面側に
入射されるのを防止できるので、戻り光が入射光と干渉するのを防止することができる。
【００１２】
また本発明の回折格子は、第１の屈折率材料をＳｉＯ2、第２の屈折率材料をＴｉＯ2ま
たはＴａ2Ｏ5とした。このように第１の屈折率材料をＳｉＯ2、第２の屈折率材料をＴｉ
Ｏ2またはＴａ2Ｏ5のように各々の材料として誘電体を用いると、例えば、高い信頼性が
要求される車載用の光ディスク装置の光ピックアップ装置に好適な回折格子を実現するこ
とができる。
【００１３】
また本発明の回折格子は、第１の屈折率材料を紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂、第２の
屈折率材料をＴｉＯ2またはＴａ2Ｏ5とした。このように第１の屈折率材料として樹脂材
料を用いると回折格子のコストダウンを図ることができる。特に、このような構成の回折
格子は、使用条件が穏やかで、且つ低価格化が求められる家庭用の光ディスク装置の光ピ
ックアップに好適とされる。
【００１４】
また本発明の光ピックアップ装置は、少なくとも２つの異なる波長の光を出射する光源
と、前記光源から出射光を光記録媒体に集光する対物レンズとを備え、光記録媒体に情報
の記録又は／及び再生を行う光ピックアップ装置であって、光源と前記対物レンズとの間
の光路中に本発明の回折格子を配置するようにした。これにより、モノリシック集積型２
波長レーザーを組み合わせて使用した場合でも、ＣＤやＤＶＤ等の異なる種類の光記録媒
体に情報の記録又は再生を確実に行うことができる。
【００１５】
また本発明の回折格子の製造方法は、透明基材の表面上に第１の屈折率を有する第１の
屈折率材料を形成する工程と、第１の屈折率材料の表面上に感光樹脂を塗布する工程と、
感光性樹脂を選択的に露光する工程と、感光性樹脂を現像する工程と、感光性樹脂により
覆われていない領域の第１の屈折率材料をエッチングする工程と、透明基材の表面上に第
１の屈折率材料とは異なる第２の屈折率を有する第２の屈折率材料を形成する工程と、感
光性樹脂を剥離する工程とからなる。このようにすれば本発明の回折格子を作製すること
ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
前述したように記録フォーマットが異なるＣＤとＤＶＤとを記録再生可能な光ピックア
ップ装置において用いられる２波長レーザー光源から出射した２種類のレーザー光を回折
するための２波長回折格子において、図２に示すように、ＣＤ、ＤＶＤ夫々のトラックに
対応するよう異なる分離角度（回折角度）及び分離方向（回折方向）で、入射するレーザ
ー光を回折することが要求される。従来の単純な凹凸の繰り返しからなる２値化されたバ
イナリ格子では格子の溝方向と垂直な方向へビームが回折するため、２波長で異なる方向
へ回折させようとすると図１１の如く２つの回折格子を表裏に配置する必要がある。
そこで、本願発明者は回折格子パターンを工夫することによりこの制約を解決すること
に思い至った。図１１の構造、つまりバイナリ格子では波長依存性や表裏のパターン方向
精度において制約が極めて大きいという問題があるため、１パターンで夫々必要な回折方
向へビームを回折させる手法を鋭意検討した。
【００１７】
このように１パターンで２波長夫々が必要な回折方向へ回折するパターン（位相変調パ
ターン）を設計するには、単純なバイナリ格子の設計手法では極めて実現不可能である。
そこで本願発明者は、新たな計算手法を構築する必要に迫られた。
近年、コンピュータ技術の目覚しい発展によりホログラムの干渉縞を計算機を用いて合
成する計算機合成ホログラム(Computer-Generated Hologram：以下、ＣＧＨと称す)が注
目されている。ＣＧＨは計算機内に保持した物体モデルからの物体光波を計算するという
計算手法である。
計算方法は夫々の必要な回折パターンを逆フーリエ変換によって算出するという手法を
とる。この計算手法によって求められた位相変調パターンに異なる夫々の波長を有するレ
ーザー光を入射させると各々異なる回折方向及び回折角度で回折する回折光が得られる。
図３は、この逆フーリエ変換を行って計算した位相変調パターンである。このパターン
の白色の部分に低屈折率材料を、黒色の部分に高屈折率材料を配置すれば所望の２波長対
応の回折格子が得られる。
【００１８】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係る２波長対応回折格子の構造を模式的に示した図であり、
（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す矢示Ａ−Ａ方向から見た断面図である。
図１（ａ）（ｂ）に示す２波長対応回折格子１は、ガラス等の透明基材からなるガラス
透明基板２と、このガラス透明基板２の一方の表面に回折格子部５が形成されている。
回折格子部５は、低屈折率（第１の屈折率）を有する低屈折率材料（第１の屈折率材料
）３と、低屈折率材料３とは異なる屈折率で、且つ、低屈折率材料３の屈折率より高い高
屈折率（第２の屈折率）を有する高屈折率材料（第２の屈折率材料）４とからなり、所定
の波長帯域における回折効率がほぼ一定となるように低屈折率材料３と高屈折率材料４と
をガラス透明基板２の一方の表面上に夫々の波長における回折光が適切な回折角度及び回
折方向で分離するように設計された位相変調パターンが形成されている。また、低屈折率
材料３と高屈折率材料４との格子深さ（厚さ）を適宜設定するようにしている。
【００１９】
図４は、本実施形態の２波長対応回折格子１における波長と回折効率との関係を示した
図である。この図４に示すように、本実施形態の２波長対応回折格子１は、少なくともＤ
ＶＤ用の波長λ1（６５０ｎｍ）からＣＤ用の波長λ2（７８５ｎｍ）までの波長帯域にお
ける０次回折光Ｉ（０）とその±１次回折光Ｉ（±１）の回折効率の値をほぼ同じにする
ことができる。
従って、本実施形態の２波長対応回折格子１によれば、ＤＶＤ用の波長λ1とＣＤ用の
波長λ2を含む波長帯域における波長依存性を小さくできるので、２波長レーザー光源１
０の温度ドリフトによってレーザー光の波長が変化した場合でも回折効率の変動を防止す
ることができる。
また、回折格子部５の格子パターンをガラス透明基板２の片面だけに形成するようにし
ているため、格子パターンの位置ずれが発生するといった問題もない。
【００２０】
ここで、図５を参照しながら、低屈折率材料３と高屈折率材料４との格子深さと回折効
率との関係を説明する。
図５は、本実施形態の２波長対応回折格子１の回折格子部分を示した拡大断面図であり
、この図５に示すように、低屈折率材料３の屈折率をｎL、高屈折率材料４の屈折率をｎH
、回折格子のピッチをＰ、低屈折率材料３部分の幅をＷ、低屈折率材料３の格子深さをｄ
L、高屈折率材料４の格子深さをｄHとする。
回折格子のｍ次光の回折効率をηmとすると、回折効率ηmは、Ｐ、Ｗ、Γによって式（
１）のような関数によって示すことができる。
【００２１】
位相変調量Γは波長により変化するため、異なる波長で回折効率ηmを同じ値にするた
めには、波長が変化しても位相変調量Γが変化しないように補償すれば良い。
ここで、位相変調量Γは式（２）のように示すことができる。
【００２２】
また、格子材料の屈折率は波長分散を持つため、波長λ1での低屈折率材料３の屈折率
をｎL1、高屈折率材料４の屈折率をｎH1、波長λ2での低屈折率材料３の屈折率をｎL2、
高屈折率材料４の屈折率をｎH2とすると、波長λ1における位相変調量をΓ1、及び波長λ
2における位相変調量をΓ2は、下記式（３）、（４）のように示すことができる。
【００２３】
そして、波長λ1及びλ2における回折効率を同じにするには、Γ1＝Γ2であれば良いか
ら、
を満足するように各条件を設定すれば良い。
【００２４】
ここで、一例として、低屈折率材料３をＳｉＯ2、高屈折率材料４をＴａ2Ｏ5、波長λ1
を６６０ｎｍ、波長λ2を７８５ｎｍとすると、各波長λ1及びλ2におけるＳｉＯ2、Ｔａ
2Ｏ5の屈折率は、
波長λ1（６６０ｎｍ） ＳｉＯ2＝１．４７０、Ｔａ2Ｏ5＝２．１６４
波長λ2（７８５ｎｍ） ＳｉＯ2＝１．４６７、Ｔａ2Ｏ5＝２．１４７
となる。
これらの値を上記した式（５）に代入すると、下記式（６）の結果が得られる。
【００２５】
従って、この式（６）を満たすように低屈折率材料３の格子深さｄLと、高屈折率材料
４の格子深さｄHを設定すれば、ＤＶＤ用の波長λ1における０次回折光Ｉ（０）の回折効
率とＣＤ用の波長λ2における０次回折光Ｉ（０）の回折効率をほぼ同じに設定すること
ができる。なお、説明は省略するが、同様にＤＶＤ用の波長λ1における１次回折光Ｉ（
±１）の回折効率と、ＣＤ用の波長λ2における１次回折光Ｉ（±１）の回折効率もほぼ
同じに設定することができる。
ここで、回折光量比（０次回折光／１次回折光）＝１５．０に設定する場合を考えると
、波長λ1における位相変調量Γ1＝０．１２３とすれば良いので、式（３）よりｄH＝１
４３０ｎｍ、式（６）よりｄL＝３７１８ｎｍが得られる。
【００２６】
図６は、低屈折率材料３の格子深さｄH＝１４３０ｎｍ、高屈折率材料４の格子深さｄL
＝３７１８ｎｍに設定したときの波長と回折効率との関係のシミュレーション結果を示し
た図である。
この図６に示すシミュレーション結果からも、ＤＶＤ用の波長λ1からＣＤ用の波長λ2
における０次回折光Ｉ（０）及び１次回折光Ｉ（±１）の回折効率をほぼ同じに設定でき
ることが確認された。
【００２７】
また本実施形態の２波長対応回折格子１においては、例えば低屈折率材料３として誘電
体であるＳｉＯ2、高屈折率材料４として同じく誘電体であるＴｉＯ2又はＴａ2Ｏ5を夫々
用いるようにした。
このように低屈折率材料３をＳｉＯ2、高屈折率材料をＴｉＯ2またはＴａ2Ｏ5により構
成すると、例えば、高い信頼性が要求される車載用の光ディスク装置の光ピックアップ装
置に好適な回折格子を実現することができる。
【００２８】
ここで、以下に本実施形態に係る２波長対応回折格子１の製造方法について、図７を参
照しつつ詳細に説明する。
まず、図７（ａ）に示すように透明ガラス基板２を用意し、図７（ｂ）に示すように透
明ガラス基板２の表面上に真空蒸着機やスパッタ成膜等の成膜装置を用いて低屈折率材料
（ＳｉＯ2）３を形成する。次に、図７（ｃ）に示すように低屈折率材料３の表面上にフ
ォトレジスト３１を塗布し、図７（ｄ）に示すように回折格子の仕様に基づいて所定の寸
法でパターニングされたマスク３２を用いてフォトレジスト３１を露光し、このフォトレ
ジスト３１を現像したのが図７（ｅ）に示す図である。そして、図７（ｆ）に示すように
フォトレジストの感光部３１ａにより覆われていない領域の低屈折率材料３をエッチング
により除去する。次に、図７（ｇ）に示すように透明ガラス基板２及びフォトレジスト３
１ａの表面上に真空蒸着機やスパッタ成膜等の成膜装置を用いて高屈折率材料（例えばＴ
ａ2Ｏ5）４を形成する。そして、図７（ｈ）に示すように剥離液を用いて、フォトレジス
ト３１ａを剥離して２波長対応回折格子１が完成する。
【００２９】
また本実施形態の２波長対応回折格子１は、低屈折率材料３を紫外線硬化樹脂又は熱硬
化樹脂、高屈折率材料４をＴｉＯ2またはＴａ2Ｏ5としてもよい。このように低屈折率材
料３として樹脂材料を用いると、２波長対応回折格子１のコストダウンを図ることができ
る。特に、このような構成の２波長対応回折格子１は、使用条件が穏やかで、且つ低価格
化が求められる家庭用の光ディスク装置の光ピックアップに好適とされる。
【００３０】
以下に、低屈折率材料３に紫外線硬化樹脂を用いた場合の２波長対応回折格子１の製造
方法について、図８を参照しつつ詳細に説明する。
まず、図８（ａ）に示すように透明ガラス基板２を用意し、図８（ｂ）に示すように透
明ガラス基板２の表面上に真空蒸着機やスパッタ成膜等の成膜装置を用いて高屈折率材料
（Ｔａ2Ｏ5）３４を形成する。次に、図８（ｃ）に示すように高屈折率材料３４の表面上
にフォトレジスト３１を塗布し、図８（ｄ）に示すように回折格子の仕様に基づいて所定
の寸法でパターニングされたマスク３２を用いてフォトレジスト３１を露光し、このフォ
トレジスト３１を現像したのが図８（ｅ）に示す図である。そして、図８（ｆ）に示すよ
うにフォトレジストの感光部３１ａにより覆われていない領域の高屈折率材料３４をエッ
チングにより除去し、図８（ｇ）に示すようにフォトレジスト感光部３１ａを剥離する。
次に、図８（ｈ）に示すように透明ガラス基板２及び高屈折率材料４の表面上に紫外線硬
化樹脂３３を塗布する。そして、図８（ｊ）に示すように、透明ガラス基板２の表面２ａ
とは反対側の主表面２ｂから紫外線を照射して紫外線硬化樹脂３３を露光する。ここで、
紫外線硬化樹脂の高屈折率材料（Ｔａ2Ｏ5）３４により遮蔽されていない領域は感光して
硬化することとなる。次に、図８（ｋ）に示すように剥離液を用いて、感光していない（
硬化していない）領域の紫外線硬化樹脂３３ｂを剥離すれば２波長対応回折格子１が完成
する。
【００３１】
なお、本実施形態の２波長対応回折格子１は、フォトリソグラフィ技法とエッチング技
法を用いて回折格子を作製したがナノインプリント技術と呼ばれるナノオーダーのパター
ンを有する金型を利用して格子を作製するようにしても良い。ナノインプリント技術を利
用して格子パターンを作製する場合は、上記したフォトリソグラフィ技法に比べて安価に
格子を製造することが可能になる。但し、ナノインプリント技術を使用する場合は、格子
材料に樹脂を用いる必要があるため、低屈折率材料３に紫外線硬化樹脂又は熱効果樹脂を
用いると好適である。
【００３２】
また本実施形態の２波長対応回折格子１は、低屈折率材料３を紫外線硬化樹脂又は熱硬
化樹脂、高屈折率材料４をＴｉＯ2またはＴａ2Ｏ5とした。このように低屈折率材料３と
して樹脂材料を用いると、２波長対応回折格子１のコストダウンを図ることができる。特
に、このような構成の２波長対応回折格子１は、使用条件が穏やかで、且つ低価格化が求
められる家庭用の光ディスク装置の光ピックアップに好適とされる。
【００３３】
なお、本実施形態の２波長対応回折格子１は、フォトリソグラフィ技法を用いてドライ
エッチング又はリフトオフにより格子を作製しても良いし、或いはナノインプリント技術
と呼ばれるナノオーダーのパターンを有する金型を利用して格子を作製するようにしても
良い。ナノインプリント技術を利用して格子パターンを作製する場合は、上記したフォト
リソグラフィ技法に比べて安価に格子を製造することが可能になる。但し、ナノインプリ
ント技術を使用する場合は、格子材料に樹脂を用いる必要があるため、低屈折率材料３に
紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂を用いる必要がある。
【００３４】
図９は本実施形態の２波長対応回折格子を備えた光ピックアップ装置の構成を示した図
である。
この図９に示す光ピックアップ装置は、２波長レーザー光源１０から出射された光が２
波長対応回折格子１に入射され、２波長対応回折格子１において０次回折光と±１次回折
光に回折される。２波長対応回折格子１において回折された０次回折光と±１次回折光は
ビームスプリッタ２１を透過し、コリメートレンズ２２により平行光にされた後、対物レ
ンズ２３により光ディスク３０の情報記録面上に集光される。そして、光ディスク３０で
反射された光が再び対物レンズ２３、及びコリメートレンズ２２を透過し、ビームスプリ
ッタ２１により反射されて光検出器２４の受光面において受光されることになる。
このように本実施形態の２波長対応回折格子１を用いて光ピックアップ装置を構成すれ
ば、レーザー光源として２波長レーザー光源１０を使用した場合でも、ＣＤやＤＶＤ等の
異なる種類の光ディスクに対して情報の記録又は再生が可能になる。
【００３５】
ところで、上記した２波長対応回折格子１を光ディスクの光ピックアップ装置に適用し
た場合は、光ディスクからの戻り光の一部が２波長対応回折格子１を介して光源側に入射
され、光源から出射されるレーザー光と干渉してしまい、光源から出射される出射光の光
強度にバラツキが発生する虞がある。
そこで、光源からの出射光の光強度のバラツキを防止するために本実施形態では２波長
対応回折格子を次のように構成しても良い。
【００３６】
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る２波長対応回折格子の構造を模式的に示した
図である。なお、図１と同一部位には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
この図１０に示す２波長対応回折格子２０は、ガラス透明基板２の他方の表面、即ち回
折格子部５が形成されていない方の表面に偏光フィルム６を設けるようにしている。偏光
フィルム７は、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ（polyvinyl alcohol））により構
成され、出射面側からの戻り光を偏光して入射面側に戻るのを防止するようにしている。
このように構成すれば、偏光手段により戻り光が入射面側に入射されるのを防止できるの
で、戻り光が入射光と干渉するのを防止することができる。
また、本実施の形態では、本発明に係る偏光手段を有する回折格子の実施例として、樹
脂製の偏光手段（偏光フィルム）を用いて説明したが、これに限らず無機偏光板等の偏光
板も適用できることは言うまでもない。
【００３７】
なお、本実施形態では、本発明の回折格子の一例として、異なる２つの波長に対応した
２波長対応回折格子を例に挙げて説明したが、これはあくまでも一例であり、ガラス透明
基板２の表面上に形成する低屈折率材料３と高屈折率材料４との格子深さを変えることに
よって、例えばＢｌｕ−ｒａｙ ＤｉｓｃやＨＤ ＤＶＤ等に用いられる青紫色レーザー
（４０５ｎｍ）を含む波長帯域において、波長依存性の小さい回折格子を実現することが
可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る２波長対応回折格子の構造を模式的に示した図。
【図２】２波長レーザー光源からの２種類のレーザー光を回折する２波長回折格子において要求される特性を示した図。
【図３】逆フーリエ変換を行って計算した位相変調パターンを示した図。
【図４】本実施形態の２波長対応回折格子における波長と回折効率との関係を示した図。
【図５】本実施形態の回折格子を拡大して示した図。
【図６】シミュレーション結果を示した図。
【図７】本発明の実施形態に係る２波長対応回折格子の製造方法を示した図。
【図８】本発明の実施形態に係る２波長対応回折格子の製造方法を示した図。
【図９】本実施形態の２波長対応回折格子を備えた光ピックアップ装置の構成を示した図。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る２波長対応回折格子の構造を模式的に示した図。
【図１１】従来の２波長対応回折格子の構造を模式的に示した図。
【図１２】従来の２波長対応回折格子を構成する夫々の回折格子における波長と回折効率との関係を示した図。
【符号の説明】
【００３９】
１、２０…２波長対応回折格子、２…ガラス透明基板、３…低屈折率材料、４…高屈折
率材料、６…偏光フィルム、１０…半導体レーザー、２１…ビームスプリッタ、２２…コ
リメートレンズ、２３…対物レンズ、２４…光検出器、３０…光ディスク、３１…フォト
レジスト、３１ａ…感光部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長が異なる複数の光を回折可能な回折格子とその製造方法、及び回折格子
を備えた光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）といった異なる種類
の光記録媒体（以下、光ディスクと称す）から情報を再生したり、或いは情報を記録した
りする光ピックアップ装置が開発されている。
上記のような光ピックアップ装置においては、レーザー光を集光させたレーザースポッ
トが光ディスクの情報記録面に形成されているトラックを追従するようトラッキング制御
が行われている。トラッキング制御方法としては、３ビーム法や差動プッシュプル法が広
く利用され、これら３ビーム法や差動プッシュプル法では、レーザー光源からの１つのレ
ーザー光を３ビーム化するために回折格子が用いられている。
また、近年、光ピックアップ装置の小型化、及び低コスト化を図るために、例えば、Ｄ
ＶＤ用の波長帯（６５０ｎｍ）のレーザー光を出射する半導体レーザーと、ＣＤ用の波長
帯（７８５ｎｍ）のレーザー光を出射する半導体レーザーとを１つのチップ内に形成した
所謂モノリシック集積型の２波長レーザー光源が実用化されている。
【０００３】
しかしながら、例えばＣＤとＤＶＤは記録フォーマットが異なるため、回折格子の回折
光は夫々適切な角度で分離する必要があるが、従来の回折格子は単一の凹凸で形成されて
いるため、夫々の分離角度を制御できない問題があった。
そこで、２つの異なる波長のレーザー光を回折可能な回折格子が提案されている。例え
ば、特許文献１には、断面形状が凹凸状で、格子の凸部の幅と格子周期との比を０．５以
外の値に設定し、凸部と凹部との透過光の位相差が一方の波長の光に対して２πであり、
他方の波長の光に対して０次回折効率が所定の値に調整されている回折格子を、透光性基
板上の夫々の面に形成した２波長対応の回折格子が開示されている。
【０００４】
図１１は、特許文献１に開示されている従来の２波長対応回折格子の構造を模式的に示
した図である。なお、図１１においては、説明を分かり易くするために波長λ1と波長λ2
とのレーザー光線の光路を分離して記載しているが、実際は各波長の光線は同一の光路を
伝搬することになる。
この図１１（ａ）（ｂ）に示す２波長対応回折格子１００は、ガラス等からなる透明基
板１０１の入射面側に断面形状が周期的な凹凸からなり均一の屈折率を有する回折格子１
０２を形成すると共に、透明基板１０１の出射面側に同じく断面形状が周期的な凹凸から
なり均一の屈折率を有する回折格子１０３を形成する。これにより、２波長レーザー光源
１０から波長λ1のレーザー光が出射された場合は、回折格子１０２により波長λ1のレー
ザー光をメインビームとなる０次回折光Ｉ1（０）と、そのサイドビームとなる二つの±
１次回折光Ｉ1（±１）とに回折するようにしている。また２波長レーザー光源１０から
波長λ2のレーザー光が出射された場合は、回折格子１０３により波長λ2のレーザー光を
メインビームとなる０次回折光Ｉ2（０）と、そのサイドビームとなる二つの±１次回折
光Ｉ2（±１）とに回折するようにしている。
【０００５】
また、図１１に示す従来の２波長対応回折格子１００は、回折格子１０２の幅寸法Ｗ11
と格子周期Ｐ11との比Ｗ11／Ｐ11（以下、デューティ比という）を０．５以外の値に設定
することにより、ＤＶＤ用の波長λ1の０次回折光Ｉ1（０）と１次回折光Ｉ1（±１）の
回折効率とが所定の値となるように調整している。また同様に回折格子１０３のデューテ
ィ比Ｗ12／Ｐ12を０．５以外の値に設定することにより、ＣＤ用の波長λ2の０次回折光
Ｉ2（０）と１次回折光Ｉ2（±１）の回折効率が所定の値となるように調整している。
【特許文献１】特開２００１−２８１４３２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１２は、前述した２波長対応回折格子１００を構成する夫々の回折格子１０２、１０
３の波長と回折効率との関係を示した図であり、図１２（ａ）はＤＶＤ用の回折格子１０
２における波長と回折効率との関係を、図１２（ｂ）はＣＤ用の回折格子１０３における
波長と回折効率との関係を夫々示した図である。
この図１２（ａ）に示すＤＶＤ用の回折格子１０２では、ＤＶＤ用の６５０ｎｍ波長に
おいて０次回折光Ｉ1（０）とその±１次回折光Ｉ1（±１）の回折効率が所定の値となる
ように調整されている。また図１２（ｂ）に示すＣＤ用の回折格子１０３では、ＣＤ用の
７８５ｎｍ波長において０次回折光Ｉ2（０）と、その±１次回折光Ｉ2（±１）の回折効
率が所定の値となるように調整されている。
【０００７】
しかしながら、回折格子１０２は、図１２（ａ）に示すようにＤＶＤ用の波長λ1（６
５０ｎｍ）付近の回折効率が僅かな波長変化によって大きく変化するという欠点があった
。また回折格子１０３では、図１２（ｂ）に示すようにＣＤ用の波長λ2（７８５ｎｍ）
付近の回折効率が僅かな波長変化によって折効率が大きく変化するという欠点があった。
即ち、前述した従来の２波長対応回折格子１００は波長依存性が大きく、２波長レーザー
光源１０の温度ドリフトによる波長変化によって回折効率が大きく変化するという問題点
があった。
【０００８】
また、回折格子における光量損失は、回折格子のデューティ比の値が０．５のときに最
も小さくなり、０．５から離れるに従って大きくなる。このため、上記図１１に示した２
波長対応回折格子１００のように０次回折光と１次回折光の回折効率が所定の値となるよ
うに、回折格子のデューティ比の値を０．５以外の値を調整した場合は、回折格子におけ
る光量損失が大きくなる。この結果、高い光量が求められる例えばＤＶＤに情報の書き込
みを行う光記録装置の光ピックアップ装置等に適用できないという問題点があった。
さらに、従来の２波長対応回折格子１００においては、夫々の波長に対応した回折格子
１０２、１０３の格子パターンを透明基板１０１の表裏に夫々形成するようにしているた
め、格子パターンに位置ずれが生じるという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記したような点を鑑みてなされたものであり、複数の波長に対して波長依
存性が小さく、かつ夫々の波長に対して適切な方向に回折光を生成することを目的とする
。また高次光による光量損失を抑制できる回折格子を提供することを目的とする。さらに
回折格子の格子パターンに位置ずれが生じることがない回折格子を提供することを目的と
する。またそれらの回折格子を備えた光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、波長が異なる複数の光のうち、少なくとも一つの
波長の光が入射する回折格子であって、透明基材と、回折格子部とからなり、回折格子部
は、第１の屈折率を有する第１の屈折率材料と、第１の屈折率材料とは異なる第２の屈折
率を有する第２の屈折率材料と、を備え、所定の波長帯域における回折効率がほぼ一定と
なるように第１の屈折率材料と第２の屈折率材料とを前記透明基材の一方の表面上に使用
する夫々の波長における回折光が適切な角度で分離するように設計された位相変調パター
ンで形成した。
このような本発明の回折格子によれば、複数の異なる波長において回折効率を所定の値
に保つことができるので、波長依存性を小さくすることが可能になる。これにより、半導
体レーザーの温度ドリフトにより波長変化が生じた場合でも回折効率が変動するのを防止
することができる。
また使用する夫々の波長における回折光が適切な角度で分離するので、例えばＣＤ、Ｄ
ＶＤなど記録フォーマットの異なる光ディスクに対応することが出来る。
さらに、回折格子部の格子パターンを透明基板の片面だけに形成するようにしているた
め、格子パターンの位置ずれが発生するといったこともない。
【００１１】
また本発明の回折格子は、透明基材の他方の表面上に入射面側への戻り光を吸収する偏
光手段を備えるようにした。このように構成すれば、偏光手段により戻り光が入射面側に
入射されるのを防止できるので、戻り光が入射光と干渉するのを防止することができる。
【００１２】
また本発明の回折格子は、第１の屈折率材料をＳｉＯ2、第２の屈折率材料をＴｉＯ2ま
たはＴａ2Ｏ5とした。このように第１の屈折率材料をＳｉＯ2、第２の屈折率材料をＴｉ
Ｏ2またはＴａ2Ｏ5のように各々の材料として誘電体を用いると、例えば、高い信頼性が
要求される車載用の光ディスク装置の光ピックアップ装置に好適な回折格子を実現するこ
とができる。
【００１３】
また本発明の回折格子は、第１の屈折率材料を紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂、第２の
屈折率材料をＴｉＯ2またはＴａ2Ｏ5とした。このように第１の屈折率材料として樹脂材
料を用いると回折格子のコストダウンを図ることができる。特に、このような構成の回折
格子は、使用条件が穏やかで、且つ低価格化が求められる家庭用の光ディスク装置の光ピ
ックアップに好適とされる。
【００１４】
また本発明の光ピックアップ装置は、少なくとも２つの異なる波長の光を出射する光源
と、前記光源から出射光を光記録媒体に集光する対物レンズとを備え、光記録媒体に情報
の記録又は／及び再生を行う光ピックアップ装置であって、光源と前記対物レンズとの間
の光路中に本発明の回折格子を配置するようにした。これにより、モノリシック集積型２
波長レーザーを組み合わせて使用した場合でも、ＣＤやＤＶＤ等の異なる種類の光記録媒
体に情報の記録又は再生を確実に行うことができる。
【００１５】
また本発明の回折格子の製造方法は、透明基材の表面上に第１の屈折率を有する第１の
屈折率材料を形成する工程と、第１の屈折率材料の表面上に感光樹脂を塗布する工程と、
感光性樹脂を選択的に露光する工程と、感光性樹脂を現像する工程と、感光性樹脂により
覆われていない領域の第１の屈折率材料をエッチングする工程と、透明基材の表面上に第
１の屈折率材料とは異なる第２の屈折率を有する第２の屈折率材料を形成する工程と、感
光性樹脂を剥離する工程とからなる。このようにすれば本発明の回折格子を作製すること
ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
前述したように記録フォーマットが異なるＣＤとＤＶＤとを記録再生可能な光ピックア
ップ装置において用いられる２波長レーザー光源から出射した２種類のレーザー光を回折
するための２波長回折格子において、図２に示すように、ＣＤ、ＤＶＤ夫々のトラックに
対応するよう異なる分離角度（回折角度）及び分離方向（回折方向）で、入射するレーザ
ー光を回折することが要求される。従来の単純な凹凸の繰り返しからなる２値化されたバ
イナリ格子では格子の溝方向と垂直な方向へビームが回折するため、２波長で異なる方向
へ回折させようとすると図１１の如く２つの回折格子を表裏に配置する必要がある。
そこで、本願発明者は回折格子パターンを工夫することによりこの制約を解決すること
に思い至った。図１１の構造、つまりバイナリ格子では波長依存性や表裏のパターン方向
精度において制約が極めて大きいという問題があるため、１パターンで夫々必要な回折方
向へビームを回折させる手法を鋭意検討した。
【００１７】
このように１パターンで２波長夫々が必要な回折方向へ回折するパターン（位相変調パ
ターン）を設計するには、単純なバイナリ格子の設計手法では極めて実現不可能である。
そこで本願発明者は、新たな計算手法を構築する必要に迫られた。
近年、コンピュータ技術の目覚しい発展によりホログラムの干渉縞を計算機を用いて合
成する計算機合成ホログラム(Computer-Generated Hologram：以下、ＣＧＨと称す)が注
目されている。ＣＧＨは計算機内に保持した物体モデルからの物体光波を計算するという
計算手法である。
計算方法は夫々の必要な回折パターンを逆フーリエ変換によって算出するという手法を
とる。この計算手法によって求められた位相変調パターンに異なる夫々の波長を有するレ
ーザー光を入射させると各々異なる回折方向及び回折角度で回折する回折光が得られる。
図３は、この逆フーリエ変換を行って計算した位相変調パターンである。このパターン
の白色の部分に低屈折率材料を、黒色の部分に高屈折率材料を配置すれば所望の２波長対
応の回折格子が得られる。
【００１８】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係る２波長対応回折格子の構造を模式的に示した図であり、
（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す矢示Ａ−Ａ方向から見た断面図である。
図１（ａ）（ｂ）に示す２波長対応回折格子１は、ガラス等の透明基材からなるガラス
透明基板２と、このガラス透明基板２の一方の表面に回折格子部５が形成されている。
回折格子部５は、低屈折率（第１の屈折率）を有する低屈折率材料（第１の屈折率材料
）３と、低屈折率材料３とは異なる屈折率で、且つ、低屈折率材料３の屈折率より高い高
屈折率（第２の屈折率）を有する高屈折率材料（第２の屈折率材料）４とからなり、所定
の波長帯域における回折効率がほぼ一定となるように低屈折率材料３と高屈折率材料４と
をガラス透明基板２の一方の表面上に夫々の波長における回折光が適切な回折角度及び回
折方向で分離するように設計された位相変調パターンが形成されている。また、低屈折率
材料３と高屈折率材料４との格子深さ（厚さ）を適宜設定するようにしている。
【００１９】
図４は、本実施形態の２波長対応回折格子１における波長と回折効率との関係を示した
図である。この図４に示すように、本実施形態の２波長対応回折格子１は、少なくともＤ
ＶＤ用の波長λ1（６５０ｎｍ）からＣＤ用の波長λ2（７８５ｎｍ）までの波長帯域にお
ける０次回折光Ｉ（０）とその±１次回折光Ｉ（±１）の回折効率の値をほぼ同じにする
ことができる。
従って、本実施形態の２波長対応回折格子１によれば、ＤＶＤ用の波長λ1とＣＤ用の
波長λ2を含む波長帯域における波長依存性を小さくできるので、２波長レーザー光源１
０の温度ドリフトによってレーザー光の波長が変化した場合でも回折効率の変動を防止す
ることができる。
また、回折格子部５の格子パターンをガラス透明基板２の片面だけに形成するようにし
ているため、格子パターンの位置ずれが発生するといった問題もない。
【００２０】
ここで、図５を参照しながら、低屈折率材料３と高屈折率材料４との格子深さと回折効
率との関係を説明する。
図５は、本実施形態の２波長対応回折格子１の回折格子部分を示した拡大断面図であり
、この図５に示すように、低屈折率材料３の屈折率をｎL、高屈折率材料４の屈折率をｎH
、回折格子のピッチをＰ、低屈折率材料３部分の幅をＷ、低屈折率材料３の格子深さをｄ
L、高屈折率材料４の格子深さをｄHとする。
回折格子のｍ次光の回折効率をηmとすると、回折効率ηmは、Ｐ、Ｗ、Γによって式（
１）のような関数によって示すことができる。
【００２１】
位相変調量Γは波長により変化するため、異なる波長で回折効率ηmを同じ値にするた
めには、波長が変化しても位相変調量Γが変化しないように補償すれば良い。
ここで、位相変調量Γは式（２）のように示すことができる。
【００２２】
また、格子材料の屈折率は波長分散を持つため、波長λ1での低屈折率材料３の屈折率
をｎL1、高屈折率材料４の屈折率をｎH1、波長λ2での低屈折率材料３の屈折率をｎL2、
高屈折率材料４の屈折率をｎH2とすると、波長λ1における位相変調量をΓ1、及び波長λ
2における位相変調量をΓ2は、下記式（３）、（４）のように示すことができる。
【００２３】
そして、波長λ1及びλ2における回折効率を同じにするには、Γ1＝Γ2であれば良いか
ら、
を満足するように各条件を設定すれば良い。
【００２４】
ここで、一例として、低屈折率材料３をＳｉＯ2、高屈折率材料４をＴａ2Ｏ5、波長λ1
を６６０ｎｍ、波長λ2を７８５ｎｍとすると、各波長λ1及びλ2におけるＳｉＯ2、Ｔａ
2Ｏ5の屈折率は、
波長λ1（６６０ｎｍ） ＳｉＯ2＝１．４７０、Ｔａ2Ｏ5＝２．１６４
波長λ2（７８５ｎｍ） ＳｉＯ2＝１．４６７、Ｔａ2Ｏ5＝２．１４７
となる。
これらの値を上記した式（５）に代入すると、下記式（６）の結果が得られる。
【００２５】
従って、この式（６）を満たすように低屈折率材料３の格子深さｄLと、高屈折率材料
４の格子深さｄHを設定すれば、ＤＶＤ用の波長λ1における０次回折光Ｉ（０）の回折効
率とＣＤ用の波長λ2における０次回折光Ｉ（０）の回折効率をほぼ同じに設定すること
ができる。なお、説明は省略するが、同様にＤＶＤ用の波長λ1における１次回折光Ｉ（
±１）の回折効率と、ＣＤ用の波長λ2における１次回折光Ｉ（±１）の回折効率もほぼ
同じに設定することができる。
ここで、回折光量比（０次回折光／１次回折光）＝１５．０に設定する場合を考えると
、波長λ1における位相変調量Γ1＝０．１２３とすれば良いので、式（３）よりｄH＝１
４３０ｎｍ、式（６）よりｄL＝３７１８ｎｍが得られる。
【００２６】
図６は、低屈折率材料３の格子深さｄH＝１４３０ｎｍ、高屈折率材料４の格子深さｄL
＝３７１８ｎｍに設定したときの波長と回折効率との関係のシミュレーション結果を示し
た図である。
この図６に示すシミュレーション結果からも、ＤＶＤ用の波長λ1からＣＤ用の波長λ2
における０次回折光Ｉ（０）及び１次回折光Ｉ（±１）の回折効率をほぼ同じに設定でき
ることが確認された。
【００２７】
また本実施形態の２波長対応回折格子１においては、例えば低屈折率材料３として誘電
体であるＳｉＯ2、高屈折率材料４として同じく誘電体であるＴｉＯ2又はＴａ2Ｏ5を夫々
用いるようにした。
このように低屈折率材料３をＳｉＯ2、高屈折率材料をＴｉＯ2またはＴａ2Ｏ5により構
成すると、例えば、高い信頼性が要求される車載用の光ディスク装置の光ピックアップ装
置に好適な回折格子を実現することができる。
【００２８】
ここで、以下に本実施形態に係る２波長対応回折格子１の製造方法について、図７を参
照しつつ詳細に説明する。
まず、図７（ａ）に示すように透明ガラス基板２を用意し、図７（ｂ）に示すように透
明ガラス基板２の表面上に真空蒸着機やスパッタ成膜等の成膜装置を用いて低屈折率材料
（ＳｉＯ2）３を形成する。次に、図７（ｃ）に示すように低屈折率材料３の表面上にフ
ォトレジスト３１を塗布し、図７（ｄ）に示すように回折格子の仕様に基づいて所定の寸
法でパターニングされたマスク３２を用いてフォトレジスト３１を露光し、このフォトレ
ジスト３１を現像したのが図７（ｅ）に示す図である。そして、図７（ｆ）に示すように
フォトレジストの感光部３１ａにより覆われていない領域の低屈折率材料３をエッチング
により除去する。次に、図７（ｇ）に示すように透明ガラス基板２及びフォトレジスト３
１ａの表面上に真空蒸着機やスパッタ成膜等の成膜装置を用いて高屈折率材料（例えばＴ
ａ2Ｏ5）４を形成する。そして、図７（ｈ）に示すように剥離液を用いて、フォトレジス
ト３１ａを剥離して２波長対応回折格子１が完成する。
【００２９】
また本実施形態の２波長対応回折格子１は、低屈折率材料３を紫外線硬化樹脂又は熱硬
化樹脂、高屈折率材料４をＴｉＯ2またはＴａ2Ｏ5としてもよい。このように低屈折率材
料３として樹脂材料を用いると、２波長対応回折格子１のコストダウンを図ることができ
る。特に、このような構成の２波長対応回折格子１は、使用条件が穏やかで、且つ低価格
化が求められる家庭用の光ディスク装置の光ピックアップに好適とされる。
【００３０】
以下に、低屈折率材料３に紫外線硬化樹脂を用いた場合の２波長対応回折格子１の製造
方法について、図８を参照しつつ詳細に説明する。
まず、図８（ａ）に示すように透明ガラス基板２を用意し、図８（ｂ）に示すように透
明ガラス基板２の表面上に真空蒸着機やスパッタ成膜等の成膜装置を用いて高屈折率材料
（Ｔａ2Ｏ5）３４を形成する。次に、図８（ｃ）に示すように高屈折率材料３４の表面上
にフォトレジスト３１を塗布し、図８（ｄ）に示すように回折格子の仕様に基づいて所定
の寸法でパターニングされたマスク３２を用いてフォトレジスト３１を露光し、このフォ
トレジスト３１を現像したのが図８（ｅ）に示す図である。そして、図８（ｆ）に示すよ
うにフォトレジストの感光部３１ａにより覆われていない領域の高屈折率材料３４をエッ
チングにより除去し、図８（ｇ）に示すようにフォトレジスト感光部３１ａを剥離する。
次に、図８（ｈ）に示すように透明ガラス基板２及び高屈折率材料４の表面上に紫外線硬
化樹脂３３を塗布する。そして、図８（ｊ）に示すように、透明ガラス基板２の表面２ａ
とは反対側の主表面２ｂから紫外線を照射して紫外線硬化樹脂３３を露光する。ここで、
紫外線硬化樹脂の高屈折率材料（Ｔａ2Ｏ5）３４により遮蔽されていない領域は感光して
硬化することとなる。次に、図８（ｋ）に示すように剥離液を用いて、感光していない（
硬化していない）領域の紫外線硬化樹脂３３ｂを剥離すれば２波長対応回折格子１が完成
する。
【００３１】
なお、本実施形態の２波長対応回折格子１は、フォトリソグラフィ技法とエッチング技
法を用いて回折格子を作製したがナノインプリント技術と呼ばれるナノオーダーのパター
ンを有する金型を利用して格子を作製するようにしても良い。ナノインプリント技術を利
用して格子パターンを作製する場合は、上記したフォトリソグラフィ技法に比べて安価に
格子を製造することが可能になる。但し、ナノインプリント技術を使用する場合は、格子
材料に樹脂を用いる必要があるため、低屈折率材料３に紫外線硬化樹脂又は熱効果樹脂を
用いると好適である。
【００３２】
また本実施形態の２波長対応回折格子１は、低屈折率材料３を紫外線硬化樹脂又は熱硬
化樹脂、高屈折率材料４をＴｉＯ2またはＴａ2Ｏ5とした。このように低屈折率材料３と
して樹脂材料を用いると、２波長対応回折格子１のコストダウンを図ることができる。特
に、このような構成の２波長対応回折格子１は、使用条件が穏やかで、且つ低価格化が求
められる家庭用の光ディスク装置の光ピックアップに好適とされる。
【００３３】
なお、本実施形態の２波長対応回折格子１は、フォトリソグラフィ技法を用いてドライ
エッチング又はリフトオフにより格子を作製しても良いし、或いはナノインプリント技術
と呼ばれるナノオーダーのパターンを有する金型を利用して格子を作製するようにしても
良い。ナノインプリント技術を利用して格子パターンを作製する場合は、上記したフォト
リソグラフィ技法に比べて安価に格子を製造することが可能になる。但し、ナノインプリ
ント技術を使用する場合は、格子材料に樹脂を用いる必要があるため、低屈折率材料３に
紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂を用いる必要がある。
【００３４】
図９は本実施形態の２波長対応回折格子を備えた光ピックアップ装置の構成を示した図
である。
この図９に示す光ピックアップ装置は、２波長レーザー光源１０から出射された光が２
波長対応回折格子１に入射され、２波長対応回折格子１において０次回折光と±１次回折
光に回折される。２波長対応回折格子１において回折された０次回折光と±１次回折光は
ビームスプリッタ２１を透過し、コリメートレンズ２２により平行光にされた後、対物レ
ンズ２３により光ディスク３０の情報記録面上に集光される。そして、光ディスク３０で
反射された光が再び対物レンズ２３、及びコリメートレンズ２２を透過し、ビームスプリ
ッタ２１により反射されて光検出器２４の受光面において受光されることになる。
このように本実施形態の２波長対応回折格子１を用いて光ピックアップ装置を構成すれ
ば、レーザー光源として２波長レーザー光源１０を使用した場合でも、ＣＤやＤＶＤ等の
異なる種類の光ディスクに対して情報の記録又は再生が可能になる。
【００３５】
ところで、上記した２波長対応回折格子１を光ディスクの光ピックアップ装置に適用し
た場合は、光ディスクからの戻り光の一部が２波長対応回折格子１を介して光源側に入射
され、光源から出射されるレーザー光と干渉してしまい、光源から出射される出射光の光
強度にバラツキが発生する虞がある。
そこで、光源からの出射光の光強度のバラツキを防止するために本実施形態では２波長
対応回折格子を次のように構成しても良い。
【００３６】
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る２波長対応回折格子の構造を模式的に示した
図である。なお、図１と同一部位には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
この図１０に示す２波長対応回折格子２０は、ガラス透明基板２の他方の表面、即ち回
折格子部５が形成されていない方の表面に偏光フィルム６を設けるようにしている。偏光
フィルム７は、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ（polyvinyl alcohol））により構
成され、出射面側からの戻り光を偏光して入射面側に戻るのを防止するようにしている。
このように構成すれば、偏光手段により戻り光が入射面側に入射されるのを防止できるの
で、戻り光が入射光と干渉するのを防止することができる。
また、本実施の形態では、本発明に係る偏光手段を有する回折格子の実施例として、樹
脂製の偏光手段（偏光フィルム）を用いて説明したが、これに限らず無機偏光板等の偏光
板も適用できることは言うまでもない。
【００３７】
なお、本実施形態では、本発明の回折格子の一例として、異なる２つの波長に対応した
２波長対応回折格子を例に挙げて説明したが、これはあくまでも一例であり、ガラス透明
基板２の表面上に形成する低屈折率材料３と高屈折率材料４との格子深さを変えることに
よって、例えばＢｌｕ−ｒａｙ ＤｉｓｃやＨＤ ＤＶＤ等に用いられる青紫色レーザー
（４０５ｎｍ）を含む波長帯域において、波長依存性の小さい回折格子を実現することが
可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る２波長対応回折格子の構造を模式的に示した図。
【図２】２波長レーザー光源からの２種類のレーザー光を回折する２波長回折格子において要求される特性を示した図。
【図３】逆フーリエ変換を行って計算した位相変調パターンを示した図。
【図４】本実施形態の２波長対応回折格子における波長と回折効率との関係を示した図。
【図５】本実施形態の回折格子を拡大して示した図。
【図６】シミュレーション結果を示した図。
【図７】本発明の実施形態に係る２波長対応回折格子の製造方法を示した図。
【図８】本発明の実施形態に係る２波長対応回折格子の製造方法を示した図。
【図９】本実施形態の２波長対応回折格子を備えた光ピックアップ装置の構成を示した図。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る２波長対応回折格子の構造を模式的に示した図。
【図１１】従来の２波長対応回折格子の構造を模式的に示した図。
【図１２】従来の２波長対応回折格子を構成する夫々の回折格子における波長と回折効率との関係を示した図。
【符号の説明】
【００３９】
１、２０…２波長対応回折格子、２…ガラス透明基板、３…低屈折率材料、４…高屈折
率材料、６…偏光フィルム、１０…半導体レーザー、２１…ビームスプリッタ、２２…コ
リメートレンズ、２３…対物レンズ、２４…光検出器、３０…光ディスク、３１…フォト
レジスト、３１ａ…感光部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長が異なる複数の光のうち、少なくとも一つの波長の光が入射する回折格子であって
、
透明基材と、回折格子部とからなり、
前記回折格子部は、第１の屈折率を有する第１の屈折率材料と、該第１の屈折率材料と
は異なる第２の屈折率を有する第２の屈折率材料と、を備え、所定の波長帯域における回
折効率がほぼ一定となるように前記第１の屈折率材料と前記第２の屈折率材料とを前記透
明基材の一方の表面上に交互に且つ複数の波長における回折光が、各々必要とされる角度
に分離するよう設計された位相変調パターンにて形成したことを特徴とする回折格子。
【請求項２】
前記透明基材の他方の表面上に戻り光を吸収する偏光手段を備えたことを特徴とする請
求項１に記載の回折格子。
【請求項３】
前記第１の屈折率材料をＳｉＯ2、前記第２の屈折率材料をＴｉＯ2またはＴａ2Ｏ5とし
たことを特徴とする請求項１又は２に記載の回折格子。
【請求項４】
前記第１の屈折率材料を紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂、前記第２の屈折率材料をＴｉ
Ｏ2またはＴａ2Ｏ5としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の回折格子。
【請求項５】
少なくとも２つの異なる波長の光を出射する光源と、前記光源から出射光を光記録媒体
に集光する対物レンズとを備え、光記録媒体に情報の記録又は／及び再生を行う光ピック
アップ装置であって、
前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に、請求項１乃至４の何れか１項に記載の回
折格子が配置されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
透明基材の表面上に第１の屈折率を有する第１の屈折率材料を形成する工程と、
前記第１の屈折率材料の表面上に感光樹脂を塗布する工程と、
前記感光性樹脂を選択的に露光する工程と、
前記感光性樹脂を現像する工程と、
前記感光性樹脂により覆われていない領域の前記第１の屈折率材料をエッチングする工
程と、
前記透明基材の表面上に前記第１の屈折率材料とは異なる第２の屈折率を有する第２の
屈折率材料を形成する工程と、
前記感光性樹脂を剥離する工程と、
からなることを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項１】
波長が異なる複数の光のうち、少なくとも一つの波長の光が入射する回折格子であって
、
透明基材と、回折格子部とからなり、
前記回折格子部は、第１の屈折率を有する第１の屈折率材料と、該第１の屈折率材料と
は異なる第２の屈折率を有する第２の屈折率材料と、を備え、所定の波長帯域における回
折効率がほぼ一定となるように前記第１の屈折率材料と前記第２の屈折率材料とを前記透
明基材の一方の表面上に交互に且つ複数の波長における回折光が、各々必要とされる角度
に分離するよう設計された位相変調パターンにて形成したことを特徴とする回折格子。
【請求項２】
前記透明基材の他方の表面上に戻り光を吸収する偏光手段を備えたことを特徴とする請
求項１に記載の回折格子。
【請求項３】
前記第１の屈折率材料をＳｉＯ2、前記第２の屈折率材料をＴｉＯ2またはＴａ2Ｏ5とし
たことを特徴とする請求項１又は２に記載の回折格子。
【請求項４】
前記第１の屈折率材料を紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂、前記第２の屈折率材料をＴｉ
Ｏ2またはＴａ2Ｏ5としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の回折格子。
【請求項５】
少なくとも２つの異なる波長の光を出射する光源と、前記光源から出射光を光記録媒体
に集光する対物レンズとを備え、光記録媒体に情報の記録又は／及び再生を行う光ピック
アップ装置であって、
前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に、請求項１乃至４の何れか１項に記載の回
折格子が配置されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
透明基材の表面上に第１の屈折率を有する第１の屈折率材料を形成する工程と、
前記第１の屈折率材料の表面上に感光樹脂を塗布する工程と、
前記感光性樹脂を選択的に露光する工程と、
前記感光性樹脂を現像する工程と、
前記感光性樹脂により覆われていない領域の前記第１の屈折率材料をエッチングする工
程と、
前記透明基材の表面上に前記第１の屈折率材料とは異なる第２の屈折率を有する第２の
屈折率材料を形成する工程と、
前記感光性樹脂を剥離する工程と、
からなることを特徴とする回折格子の製造方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−３２３７６２（Ｐ２００７−３２３７６２Ａ）
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５４６５０（Ｐ２００６−１５４６５０）
【出願日】平成１８年６月２日（２００６．６．２）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２日（２００６．６．２）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【Ｆターム（参考）】
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