JP2003014914A - 回折素子およびそれを組み込んだ光ピックアップ装置 - Google Patents
回折素子およびそれを組み込んだ光ピックアップ装置Info
- Publication number
- JP2003014914A JP2003014914A JP2001200942A JP2001200942A JP2003014914A JP 2003014914 A JP2003014914 A JP 2003014914A JP 2001200942 A JP2001200942 A JP 2001200942A JP 2001200942 A JP2001200942 A JP 2001200942A JP 2003014914 A JP2003014914 A JP 2003014914A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refractive index
- dielectric
- substrate
- diffraction
- diffraction grating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Optical Head (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 回折効率が高く、かつ設計の自由度が高
い回折素子およびそれを組み込んだ光ピックアップ装置
を提供する。 【解決手段】 回折素子は、他の光学素子と接着剤層を
介して接着される回折素子であって、回折素子が基板に
形成された誘電体からなる回折格子を有し、誘電体の屈
折率が接着剤層を形成する接着剤の屈折率より高いこと
を特徴とする。
い回折素子およびそれを組み込んだ光ピックアップ装置
を提供する。 【解決手段】 回折素子は、他の光学素子と接着剤層を
介して接着される回折素子であって、回折素子が基板に
形成された誘電体からなる回折格子を有し、誘電体の屈
折率が接着剤層を形成する接着剤の屈折率より高いこと
を特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は回折素子およびそれを
組み込んだ光ピックアップ装置に関し、より詳しくは、
ホログラム回折素子として使用される回折素子およびそ
れを組み込んだ光ピックアップ装置に関する。
組み込んだ光ピックアップ装置に関し、より詳しくは、
ホログラム回折素子として使用される回折素子およびそ
れを組み込んだ光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来技術】回折素子は、計算機ホログラムの手法を用
いることにより、多様な光学的機能と小型化を実現でき
る。そのため、回折素子を用いた光ピックアップ装置が
多数提案されている。
いることにより、多様な光学的機能と小型化を実現でき
る。そのため、回折素子を用いた光ピックアップ装置が
多数提案されている。
【０００３】図５は、特開平８−３２９５４４号公報に
開示された光ピックアップ装置を示す。図５において、
パッケージ１０１の内部にはＳｉ基板１０２が設けら
れ、Ｓｉ基板１０２上には発光素子としての半導体レー
ザ１０３、受光素子としての光検出器１０４、１０５、
１０６および偏光分離プリズム１１０が配置されてい
る。また、透明基板１０７の半導体レーザ１０３に対向
する面にはホログラム回折素子１０８が形成されてお
り、その反対側の面には偏光プリズム１０９が接着剤を
介して接着されている。偏光プリズム１０９はビームス
プリッター１０９ａとミラー１０９ｂを有している。
開示された光ピックアップ装置を示す。図５において、
パッケージ１０１の内部にはＳｉ基板１０２が設けら
れ、Ｓｉ基板１０２上には発光素子としての半導体レー
ザ１０３、受光素子としての光検出器１０４、１０５、
１０６および偏光分離プリズム１１０が配置されてい
る。また、透明基板１０７の半導体レーザ１０３に対向
する面にはホログラム回折素子１０８が形成されてお
り、その反対側の面には偏光プリズム１０９が接着剤を
介して接着されている。偏光プリズム１０９はビームス
プリッター１０９ａとミラー１０９ｂを有している。
【０００４】半導体レーザ１０３から放射された光はホ
ログラム回折素子１０８及び偏光プリズム１０９を透過
し、対物レンズ１１１により光磁気記録媒体１１２上に
集光される。光磁気記録媒体１１２で反射された光は、
対物レンズ１１１を再度透過し、偏光プリズム１０９の
ビームスプリッター１０９ａでその一部が反射されてミ
ラー１０９ｂを経て偏光プリズム1 １０に入射し、残り
はビームスプリッター１０９ａを透過してホログラム回
折素子１０８に入射する。
ログラム回折素子１０８及び偏光プリズム１０９を透過
し、対物レンズ１１１により光磁気記録媒体１１２上に
集光される。光磁気記録媒体１１２で反射された光は、
対物レンズ１１１を再度透過し、偏光プリズム１０９の
ビームスプリッター１０９ａでその一部が反射されてミ
ラー１０９ｂを経て偏光プリズム1 １０に入射し、残り
はビームスプリッター１０９ａを透過してホログラム回
折素子１０８に入射する。
【０００５】偏光分離プリズム１１０に入射した光は２
つの異なる偏光成分（Ｐ成分およびＳ成分）に分離さ
れ、それぞれの成分の受光量が光検出器１０６で検出さ
れ、これに基づいて光磁気信号が再生される。また、ホ
ログラム回折素子１０８に入射した光はホログラム回折
素子１０８で回折され、その受光量が光検出器１０４及
び１０５で検出され、この検出結果に基づいてサーボ信
号が生成される。
つの異なる偏光成分（Ｐ成分およびＳ成分）に分離さ
れ、それぞれの成分の受光量が光検出器１０６で検出さ
れ、これに基づいて光磁気信号が再生される。また、ホ
ログラム回折素子１０８に入射した光はホログラム回折
素子１０８で回折され、その受光量が光検出器１０４及
び１０５で検出され、この検出結果に基づいてサーボ信
号が生成される。
【０００６】ホログラム回折素子１０８の具体的構造と
しては、図６及び図７に示すようなレリーフ型または屈
折率変調型が一般的に利用される。図６のレリーフ型回
折素子１０８は、基板１２０の表面をエッチングにより
彫り込んだり、あるいは金型を用いたプラスチックの射
出成形により、凸部１２１及び凹部１２２が形成され
る。図７の屈折率変調型回折素子１０８は、イオン交換
法などにより、基板１２５の表面に高屈折率部１２６を
形成したものである。これらの回折素子１０８は、通
常、空気層と境界を接して、すなわち、回折格子面を露
出させて使用される。
しては、図６及び図７に示すようなレリーフ型または屈
折率変調型が一般的に利用される。図６のレリーフ型回
折素子１０８は、基板１２０の表面をエッチングにより
彫り込んだり、あるいは金型を用いたプラスチックの射
出成形により、凸部１２１及び凹部１２２が形成され
る。図７の屈折率変調型回折素子１０８は、イオン交換
法などにより、基板１２５の表面に高屈折率部１２６を
形成したものである。これらの回折素子１０８は、通
常、空気層と境界を接して、すなわち、回折格子面を露
出させて使用される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ホログラム回折素子１
０８の格子ピッチは、光源（半導体レーザ１０３）の波
長に比例し、回折角に反比例する。したがって、光源の
短波長化が進む現在では、ホログラム回折素子１０８を
半導体レーザ１０３及び光検出器１０４、１０５からで
きるだけ離して配置し、格子ピッチが小さくなり過ぎる
のを防ぐ必要がある。例えば、図５において光源の短波
長化を図るためには、透明基板１０７の偏光プリズム１
０９に対向した面にホログラム回折素子１０８を形成す
ることにより、ホログラム回折素子１０８を半導体レー
ザ１０３及び光検出器１０４、１０５から遠ざけること
が考えられる。
０８の格子ピッチは、光源（半導体レーザ１０３）の波
長に比例し、回折角に反比例する。したがって、光源の
短波長化が進む現在では、ホログラム回折素子１０８を
半導体レーザ１０３及び光検出器１０４、１０５からで
きるだけ離して配置し、格子ピッチが小さくなり過ぎる
のを防ぐ必要がある。例えば、図５において光源の短波
長化を図るためには、透明基板１０７の偏光プリズム１
０９に対向した面にホログラム回折素子１０８を形成す
ることにより、ホログラム回折素子１０８を半導体レー
ザ１０３及び光検出器１０４、１０５から遠ざけること
が考えられる。
【０００８】従来の光ピックアップ装置は、いわゆる１
ビーム法を利用しているが、これをトレース性能の優れ
た３ビーム法に変更しようとすると、ホログラム回折素
子１０８と光源の間に光分割用グレーティングを配置す
る必要がある。この場合、構造の複雑化を避けるには、
上記のように、透明基板１０７の偏光プリズム１０９に
対向した面にホログラム回折素子１０８を形成し、さら
に透明基板１０７の半導体レーザ１０３に対向した面に
光分割用グレーティングを形成する必要がある。
ビーム法を利用しているが、これをトレース性能の優れ
た３ビーム法に変更しようとすると、ホログラム回折素
子１０８と光源の間に光分割用グレーティングを配置す
る必要がある。この場合、構造の複雑化を避けるには、
上記のように、透明基板１０７の偏光プリズム１０９に
対向した面にホログラム回折素子１０８を形成し、さら
に透明基板１０７の半導体レーザ１０３に対向した面に
光分割用グレーティングを形成する必要がある。
【０００９】例えば、図６のレリーフ型回折素子１０８
をホログラム回折素子として用いた場合には、回折素子
１０８の凹部１２２が偏光プリズム１０９との接着に用
いられた光学接着剤で埋められる。光学接着剤は、通
常、透明基板１０７に近い屈折率を有するため、凸部１
２１を通過した光と凹部１２２を通過した光との位相差
が殆どなくなってしまう。このため、所望の回折効率が
得られないおそれがある。この場合、所望の位相差を得
るためには、凹部１２２と凸部１２１を非常に深い凹凸
として形成する必要が生じ、回折素子の作製に要する時
間と手間が増大する。
をホログラム回折素子として用いた場合には、回折素子
１０８の凹部１２２が偏光プリズム１０９との接着に用
いられた光学接着剤で埋められる。光学接着剤は、通
常、透明基板１０７に近い屈折率を有するため、凸部１
２１を通過した光と凹部１２２を通過した光との位相差
が殆どなくなってしまう。このため、所望の回折効率が
得られないおそれがある。この場合、所望の位相差を得
るためには、凹部１２２と凸部１２１を非常に深い凹凸
として形成する必要が生じ、回折素子の作製に要する時
間と手間が増大する。
【００１０】また、図７の屈折率変調型回折素子１０８
を用いた場合には、他の部材と接着しても図６のレリー
フ型回折素子１０８のような溝部が接着剤に埋まること
はないが、基板１２５の内部におけるイオン等の横方向
への広がりがあるため、格子ピッチが８μｍ以下の回折
素子の作製は困難であり、このようなホログラム回折素
子を用いた光ピックアップ装置は設計上の大きな制約を
抱えたものとなる。
を用いた場合には、他の部材と接着しても図６のレリー
フ型回折素子１０８のような溝部が接着剤に埋まること
はないが、基板１２５の内部におけるイオン等の横方向
への広がりがあるため、格子ピッチが８μｍ以下の回折
素子の作製は困難であり、このようなホログラム回折素
子を用いた光ピックアップ装置は設計上の大きな制約を
抱えたものとなる。
【００１１】この発明は、上記のような問題点に鑑みて
なされたものであり、回折効率が高く、かつ設計の自由
度が高い回折素子並びにこれを用いた光ピックアップ装
置を提供することを目的とする。
なされたものであり、回折効率が高く、かつ設計の自由
度が高い回折素子並びにこれを用いた光ピックアップ装
置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明によれば、他の
光学素子と接着剤層を介して接着される回折素子であっ
て、回折素子が基板に形成された誘電体からなる回折格
子を有し、誘電体の屈折率が接着剤層を形成する接着剤
の屈折率より高いことを特徴とする回折素子が提供され
る。
光学素子と接着剤層を介して接着される回折素子であっ
て、回折素子が基板に形成された誘電体からなる回折格
子を有し、誘電体の屈折率が接着剤層を形成する接着剤
の屈折率より高いことを特徴とする回折素子が提供され
る。
【００１３】すなわち、誘電体からなる回折格子を通過
した光とこの回折格子を通過しなかった光の位相差を、
誘電体を構成する誘電体材料の特性および誘電体の厚み
と、接着剤の屈折率とに基づいて、高い自由度で設定す
ることができるので、高い回折効率を得ることができ
る。
した光とこの回折格子を通過しなかった光の位相差を、
誘電体を構成する誘電体材料の特性および誘電体の厚み
と、接着剤の屈折率とに基づいて、高い自由度で設定す
ることができるので、高い回折効率を得ることができ
る。
【００１４】この発明では、誘電体が、TiO2、Ta2O5 、
SiN 、SiON、CeO2、ZrO2から選択された一つまたは複数
の物質からなるので、回折格子をスパッタ法、あるいは
蒸着法を用いて容易に形成することができ、かつ形成さ
れる回折格子は化学的に安定なものとなる。基板の屈折
率と接着剤の屈折率を略等しくすることにより、接着剤
と基板の界面での反射が抑制され、光利用効率が改善さ
れる。回折格子が、誘電体と基板との間および基板と反
対側の誘電体上部に反射防止層を有することにより、回
折格子と基板の界面及び接着剤層と回折格子の界面での
反射が抑制され、光利用効率が改善される。
SiN 、SiON、CeO2、ZrO2から選択された一つまたは複数
の物質からなるので、回折格子をスパッタ法、あるいは
蒸着法を用いて容易に形成することができ、かつ形成さ
れる回折格子は化学的に安定なものとなる。基板の屈折
率と接着剤の屈折率を略等しくすることにより、接着剤
と基板の界面での反射が抑制され、光利用効率が改善さ
れる。回折格子が、誘電体と基板との間および基板と反
対側の誘電体上部に反射防止層を有することにより、回
折格子と基板の界面及び接着剤層と回折格子の界面での
反射が抑制され、光利用効率が改善される。
【００１５】回折格子が誘電体のみで構成され、誘電体
と基板の境界で生じた反射光および誘電体と接着剤層の
境界で生じた反射光が互いに逆位相となるように、誘電
体の屈折率ｎおよび誘電体の厚さｔが設定されてもよ
い。具体的には、回折パターンが誘電体のみで構成さ
れ、誘電体の屈折率ｎと前記誘電体の厚さｔが、ｔ＝２
ｍλ／（２ｎ） 但し、ｍは整数、λは光の波長となる関係を満たすこと
により、回折素子は簡潔で製造が容易な構成のまま、基
板と回折格子の界面あるいは接着剤層と回折格子の界面
での反射が抑制されるので、製造コストを抑制しながら
光利用効率が改善できる。
と基板の境界で生じた反射光および誘電体と接着剤層の
境界で生じた反射光が互いに逆位相となるように、誘電
体の屈折率ｎおよび誘電体の厚さｔが設定されてもよ
い。具体的には、回折パターンが誘電体のみで構成さ
れ、誘電体の屈折率ｎと前記誘電体の厚さｔが、ｔ＝２
ｍλ／（２ｎ） 但し、ｍは整数、λは光の波長となる関係を満たすこと
により、回折素子は簡潔で製造が容易な構成のまま、基
板と回折格子の界面あるいは接着剤層と回折格子の界面
での反射が抑制されるので、製造コストを抑制しながら
光利用効率が改善できる。
【００１６】この発明によれば、光源と、光源から放射
される光を光記録媒体上に集光する集光光学系と、前記
光記録媒体からの反射光を受光する光検出器を具備し、
前記光源から前記集光光学系に至る光路上、または前記
集光光学系から前記光検出器に至る光路上に本発明の回
折素子を配置してなる光ピックアップ装置が提供され
る。本発明の光ピックアップ装置では、設計の自由度が
広がり、さらなる小型化と高性能化が可能になる。
される光を光記録媒体上に集光する集光光学系と、前記
光記録媒体からの反射光を受光する光検出器を具備し、
前記光源から前記集光光学系に至る光路上、または前記
集光光学系から前記光検出器に至る光路上に本発明の回
折素子を配置してなる光ピックアップ装置が提供され
る。本発明の光ピックアップ装置では、設計の自由度が
広がり、さらなる小型化と高性能化が可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図に示す実施形態に基づい
てこの発明を詳述する。なお、これによってこの発明が
限定されるものではない。図１は、この発明の実施の一
形態による回折素子の概略構成を示す。
てこの発明を詳述する。なお、これによってこの発明が
限定されるものではない。図１は、この発明の実施の一
形態による回折素子の概略構成を示す。
【００１８】図１において、本発明による回折素子１０
は、基板１と、基板１に形成された所定のパターンから
なる回折格子２と、回折格子２を覆って基板１上に形成
され、他の光学素子３と基板１を接着する、接着剤から
なる接着剤層４とを有する。基板１は、特に限定され
ず、通常この分野で使用できるものであり、ガラス、、
ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボ
ネート（ＰＣ）等からなる光学プラスチック、熱酸化シ
リコン、石英などが挙げられる。なお、基板１として屈
折率が約１．５であるガラス、あるいは光学プラスチッ
クを用いると、接着剤層４との屈折率の差が殆どなくな
り、接着剤層４との界面における不要な反射が生じにく
くなって好ましい。
は、基板１と、基板１に形成された所定のパターンから
なる回折格子２と、回折格子２を覆って基板１上に形成
され、他の光学素子３と基板１を接着する、接着剤から
なる接着剤層４とを有する。基板１は、特に限定され
ず、通常この分野で使用できるものであり、ガラス、、
ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボ
ネート（ＰＣ）等からなる光学プラスチック、熱酸化シ
リコン、石英などが挙げられる。なお、基板１として屈
折率が約１．５であるガラス、あるいは光学プラスチッ
クを用いると、接着剤層４との屈折率の差が殆どなくな
り、接着剤層４との界面における不要な反射が生じにく
くなって好ましい。
【００１９】回折格子２は、接着剤層４より屈折率の高
い誘電体、例えば、屈折率ｎが２に近いTiO2（ｎ＝２．
４）、Ta2O5 （ｎ＝２．０）、SiN （ｎ＝２．０）、Si
ON（ｎ＝１．９）、CeO2（ｎ＝２．４）、ZrO2（ｎ＝
２．２）からなる誘電体で構成されている。誘電体、す
なわち、この例における回折格子２の厚さｔは、次式で
表される関係を満たすように設定されている。 ｔ＝２ｍλ／（２ｎ） （１） 但し、ｍは整数、λは光の波長、ｎは誘電体の屈折率で
ある。
い誘電体、例えば、屈折率ｎが２に近いTiO2（ｎ＝２．
４）、Ta2O5 （ｎ＝２．０）、SiN （ｎ＝２．０）、Si
ON（ｎ＝１．９）、CeO2（ｎ＝２．４）、ZrO2（ｎ＝
２．２）からなる誘電体で構成されている。誘電体、す
なわち、この例における回折格子２の厚さｔは、次式で
表される関係を満たすように設定されている。 ｔ＝２ｍλ／（２ｎ） （１） 但し、ｍは整数、λは光の波長、ｎは誘電体の屈折率で
ある。
【００２０】光学素子３は、特に限定されず、通常この
分野で使用できるものであり、例えば、音声および画像
用ファイル、文章ファイルおよびコンピュータ用外部メ
モリー装置などに用いられ、光ビームを用いて磁気光学
効果により情報の記録、再生などを繰り返して行える光
学式記録再生装置の光磁気ピックアップの光学系を構成
するものである。接着剤層４は、ガラス、または光学プ
ラスチックとほぼ等しい屈折率を有する光学用接着剤で
構成されている（屈折率ｎが１．４〜１．８程度）。こ
のような光学用接着剤としては、例えば、「ＵＶ−２１
００」〔商品名；ダイキン工業（株）製〕（ｎ＝１．４
７７）、「ＢＡＮＩ−１００Ｖ」〔商品名；丸善石油
（株）製〕（ｎ＝１．７５５）、「ＴＦＣ７７００」
〔商品名；東芝シリコーン（株）製〕（ｎ＝１．４０
４）等が挙げられる。
分野で使用できるものであり、例えば、音声および画像
用ファイル、文章ファイルおよびコンピュータ用外部メ
モリー装置などに用いられ、光ビームを用いて磁気光学
効果により情報の記録、再生などを繰り返して行える光
学式記録再生装置の光磁気ピックアップの光学系を構成
するものである。接着剤層４は、ガラス、または光学プ
ラスチックとほぼ等しい屈折率を有する光学用接着剤で
構成されている（屈折率ｎが１．４〜１．８程度）。こ
のような光学用接着剤としては、例えば、「ＵＶ−２１
００」〔商品名；ダイキン工業（株）製〕（ｎ＝１．４
７７）、「ＢＡＮＩ−１００Ｖ」〔商品名；丸善石油
（株）製〕（ｎ＝１．７５５）、「ＴＦＣ７７００」
〔商品名；東芝シリコーン（株）製〕（ｎ＝１．４０
４）等が挙げられる。
【００２１】回折格子２の形成されている部分を通過し
た光と回折格子２の形成されていない部分を透過した光
との位相差φが、回折素子１０の回折効率を決定する。
回折素子１０における前記位相差φは、次式で表され
る。 φ＝２πｔ（ｎ−ｎｇ）／λ （２） 但し、ｔは誘電体、すなわち回折格子２の厚さ、ｎは前
記回折格子２の屈折率、ｎｇは接着剤層４の屈折率、λ
は光の波長である。
た光と回折格子２の形成されていない部分を透過した光
との位相差φが、回折素子１０の回折効率を決定する。
回折素子１０における前記位相差φは、次式で表され
る。 φ＝２πｔ（ｎ−ｎｇ）／λ （２） 但し、ｔは誘電体、すなわち回折格子２の厚さ、ｎは前
記回折格子２の屈折率、ｎｇは接着剤層４の屈折率、λ
は光の波長である。
【００２２】例えば、誘電体がTa2O5 であれば、屈折率
ｎ＝２．０であるので、接着剤層４の屈折率ｎｇ＝１．
５との差はおおよそ０．５となり、空気（屈折率＝１．
０）とガラス（屈折率≒１．５）との屈折率の差とほぼ
同じになる。したがって、回折格子２の厚さｔは、空気
との境界を有して使用される図６の前記レリーフ型回折
素子１０８と略同等の厚さに抑えることができる。この
ような接着剤層４は、本発明による回折素子１０と他の
光学素子３を強固に接着するとともに、接着剤層４と回
折格子２の屈折率の差が十分に確保されるので、所望の
回折効率を得ることができる。
ｎ＝２．０であるので、接着剤層４の屈折率ｎｇ＝１．
５との差はおおよそ０．５となり、空気（屈折率＝１．
０）とガラス（屈折率≒１．５）との屈折率の差とほぼ
同じになる。したがって、回折格子２の厚さｔは、空気
との境界を有して使用される図６の前記レリーフ型回折
素子１０８と略同等の厚さに抑えることができる。この
ような接着剤層４は、本発明による回折素子１０と他の
光学素子３を強固に接着するとともに、接着剤層４と回
折格子２の屈折率の差が十分に確保されるので、所望の
回折効率を得ることができる。
【００２３】回折格子２を形成する方法としては、スパ
ッタ法等を用いて基板１上に誘電体を一様に形成し、不
要部分をエッチングにより除去して所望のパターンを得
るエッチング法が挙げられる。また、基板１上にレジス
トでネガパターンを形成し、その上に誘電体をスパッタ
法あるいは蒸着法を用いて形成した後、不要な部分をレ
ジストごと除去するリフトオフ法などが適用できる。こ
れらの方法は、いずれもラインおよびライン間のスペー
スの幅を、０．５μｍ以下にパターニングできるので、
ピッチが１μｍまでの回折格子を作製可能である。
ッタ法等を用いて基板１上に誘電体を一様に形成し、不
要部分をエッチングにより除去して所望のパターンを得
るエッチング法が挙げられる。また、基板１上にレジス
トでネガパターンを形成し、その上に誘電体をスパッタ
法あるいは蒸着法を用いて形成した後、不要な部分をレ
ジストごと除去するリフトオフ法などが適用できる。こ
れらの方法は、いずれもラインおよびライン間のスペー
スの幅を、０．５μｍ以下にパターニングできるので、
ピッチが１μｍまでの回折格子を作製可能である。
【００２４】また、前記の誘電体を形成するTiO2、Ta2O
5 、SiN 、SiON、CeO2、ZrO2は、スパッタ法や蒸着法で
薄膜を形成することが可能な上、化学的にも安定で工業
的に有用である。
5 、SiN 、SiON、CeO2、ZrO2は、スパッタ法や蒸着法で
薄膜を形成することが可能な上、化学的にも安定で工業
的に有用である。
【００２５】図２は、回折格子２の部分拡大図である。
図２に示すように、この発明の回折素子２に対して図中
下方から上方に光が透過する場合、回折格子２と基板１
との界面でフレネル反射が生じる。その際の振幅反射率
Ｒｓは、誘電体の屈折率をｎ、基板１の屈折率をｎｓ、
接着剤層４の屈折率をｎｇとして、 Ｒｓ＝（ｎｓ−ｎ）／（ｎｓ＋ｎ） （３） で与えられる。
図２に示すように、この発明の回折素子２に対して図中
下方から上方に光が透過する場合、回折格子２と基板１
との界面でフレネル反射が生じる。その際の振幅反射率
Ｒｓは、誘電体の屈折率をｎ、基板１の屈折率をｎｓ、
接着剤層４の屈折率をｎｇとして、 Ｒｓ＝（ｎｓ−ｎ）／（ｎｓ＋ｎ） （３） で与えられる。
【００２６】同様に、回折格子２と接着剤層４との界面
でもフレネル反射が生じる。その際の振幅反射率Ｒｇ
は、 Ｒｇ＝（ｎ−ｎｇ）／（ｎｇ＋ｎ） （４） で与えられる。
でもフレネル反射が生じる。その際の振幅反射率Ｒｇ
は、 Ｒｇ＝（ｎ−ｎｇ）／（ｎｇ＋ｎ） （４） で与えられる。
【００２７】ここで基板１の屈折率と接着剤層４の屈折
率をともに１．５程度のほぼ等しい値にしておくと、前
記の振幅反射率ＲｓとＲｇは、 Ｒｓ≒−Ｒｇ （５）とな
る。ここで回折格子２の厚さｔは、式（１）を満たして
いるので、上記２つの界面からの反射光は、ほぼ同じ強
度を有し且つ逆位相となるので、互いに打ち消し合う。
この結果、回折格子２での反射が抑制され光利用効率の
改善とゴースト抑制が実現される。
率をともに１．５程度のほぼ等しい値にしておくと、前
記の振幅反射率ＲｓとＲｇは、 Ｒｓ≒−Ｒｇ （５）とな
る。ここで回折格子２の厚さｔは、式（１）を満たして
いるので、上記２つの界面からの反射光は、ほぼ同じ強
度を有し且つ逆位相となるので、互いに打ち消し合う。
この結果、回折格子２での反射が抑制され光利用効率の
改善とゴースト抑制が実現される。
【００２８】なお、光の波長λ、接着剤層４の屈折率ｎ
ｇ、位相差φ及び整数ｍが与えられると、式（１）およ
び式（２）はｎの１元１次方程式に帰着し、ｔとｎは一
義的に定まる。
ｇ、位相差φ及び整数ｍが与えられると、式（１）およ
び式（２）はｎの１元１次方程式に帰着し、ｔとｎは一
義的に定まる。
【００２９】図３は、この発明の他の実施の形態による
回折素子の概略構成を示す。図３において、本発明によ
る回折素子２０では、回折格子２が反射防止層６ａ、６
ｂおよび誘電体５からなる点で前記の回折素子２０と異
なるが、他の構成は共通である。反射防止層６ａは基板
１と誘電体５の間に設けられ、反射防止層６ｂは誘電体
５の上部に設けられている。
回折素子の概略構成を示す。図３において、本発明によ
る回折素子２０では、回折格子２が反射防止層６ａ、６
ｂおよび誘電体５からなる点で前記の回折素子２０と異
なるが、他の構成は共通である。反射防止層６ａは基板
１と誘電体５の間に設けられ、反射防止層６ｂは誘電体
５の上部に設けられている。
【００３０】反射防止層６ａ、６ｂを有する回折格子２
を形成する方法としては、SiO2（ｎ＝１．５）とSiN の
混合物等の反射防止材料をスパッタ法等の技術を用いて
基板１上に反射防止層６ａを一様に形成し、次いでスパ
ッタ法等を用いて基板１上に誘電体５を一様に形成し、
さらにこの誘電体パターン上に反射防止層６ａと同様
に、反射防止層６ｂを形成した後に、不要部分をエッチ
ングにより除去して所望の回折格子２を形成する方法が
挙げられる。上記回折格子２の形成は、回折素子１０と
同様に、前記のスパッタ法あるいは蒸着法やリフトオフ
法などを適用して行うこともできる。
を形成する方法としては、SiO2（ｎ＝１．５）とSiN の
混合物等の反射防止材料をスパッタ法等の技術を用いて
基板１上に反射防止層６ａを一様に形成し、次いでスパ
ッタ法等を用いて基板１上に誘電体５を一様に形成し、
さらにこの誘電体パターン上に反射防止層６ａと同様
に、反射防止層６ｂを形成した後に、不要部分をエッチ
ングにより除去して所望の回折格子２を形成する方法が
挙げられる。上記回折格子２の形成は、回折素子１０と
同様に、前記のスパッタ法あるいは蒸着法やリフトオフ
法などを適用して行うこともできる。
【００３１】回折素子２０において、反射防止層６ａの
屈折率ｎａｓおよびその厚さｔａｓは、誘電体５の屈折
率をｎ、基板１の屈折率をｎｓ、光の波長をλとして、 ｎａｓ＝（ｎ・ｎｓ）1/2 （６） ｔａｓ＝λ／（４・ｎａｓ） （７） でそれぞれ与えられる。
屈折率ｎａｓおよびその厚さｔａｓは、誘電体５の屈折
率をｎ、基板１の屈折率をｎｓ、光の波長をλとして、 ｎａｓ＝（ｎ・ｎｓ）1/2 （６） ｔａｓ＝λ／（４・ｎａｓ） （７） でそれぞれ与えられる。
【００３２】同様に、反射防止層６ｂの屈折率ｎａｇと
その厚さｔａｇは誘電体５の屈折率をｎ、接着剤層４の
屈折率をｎｇ、光の波長をλとして、 ｎａｇ＝（ｎ・ｎｇ）1/2 （８） ｔａｇ＝λ／（４・ｎａｇ） （９） でそれぞれ与えられる。
その厚さｔａｇは誘電体５の屈折率をｎ、接着剤層４の
屈折率をｎｇ、光の波長をλとして、 ｎａｇ＝（ｎ・ｎｇ）1/2 （８） ｔａｇ＝λ／（４・ｎａｇ） （９） でそれぞれ与えられる。
【００３３】回折格子２の形成されている部分を透過し
た光と回折格子２の形成されていない部分を透過した光
の位相差φが、回折素子２０の回折効率を決定する。回
折素子２０の前記位相差φは、誘電体５の厚さをｔ、屈
折率をｎ、接着剤層４の屈折率をｎｇ、光の波長をλと
して、 φ＝２π｛ｔ（ｎ−ｎｇ）＋ｔａｓ（ｎａｓ−ｎｇ）＋ｔａｇ（ｎａｇ−ｎｇ ）｝／λ （１０） で与えられる。
た光と回折格子２の形成されていない部分を透過した光
の位相差φが、回折素子２０の回折効率を決定する。回
折素子２０の前記位相差φは、誘電体５の厚さをｔ、屈
折率をｎ、接着剤層４の屈折率をｎｇ、光の波長をλと
して、 φ＝２π｛ｔ（ｎ−ｎｇ）＋ｔａｓ（ｎａｓ−ｎｇ）＋ｔａｇ（ｎａｇ−ｎｇ ）｝／λ （１０） で与えられる。
【００３４】回折素子２０では、反射防止誘層６ａ、６
ｂを設けることにより、誘電体５と光透過性基板１の屈
折率の差に起因する反射損失、および誘電体５と接着剤
層４の屈折率の差に起因する反射損失を抑制できるの
で、光利用効率が改善され、反射光によるゴーストが抑
制できる。
ｂを設けることにより、誘電体５と光透過性基板１の屈
折率の差に起因する反射損失、および誘電体５と接着剤
層４の屈折率の差に起因する反射損失を抑制できるの
で、光利用効率が改善され、反射光によるゴーストが抑
制できる。
【００３５】図４はこの発明に基づく前記の回折素子１
０（または２０）を用いた光ピックアップ装置を示す。
図４において、光ピックアップ装置５０では、パッケー
ジ５１の内部にＳｉ基板１１が設けられ、その上には発
光素子としての半導体レーザ１２と受光素子としての光
検出器１３、１４、１５、並びに偏光分離プリズム１６
が配置されている。回折素子１０（または２０）は、そ
の回折格子２が偏光プリズム１９に対向する基板１の主
面に形成されており、基板１は接着剤層４を介して偏光
プリズム１９と接着されている。回折格子２の具体的構
造は前記したので、説明を省略する。
０（または２０）を用いた光ピックアップ装置を示す。
図４において、光ピックアップ装置５０では、パッケー
ジ５１の内部にＳｉ基板１１が設けられ、その上には発
光素子としての半導体レーザ１２と受光素子としての光
検出器１３、１４、１５、並びに偏光分離プリズム１６
が配置されている。回折素子１０（または２０）は、そ
の回折格子２が偏光プリズム１９に対向する基板１の主
面に形成されており、基板１は接着剤層４を介して偏光
プリズム１９と接着されている。回折格子２の具体的構
造は前記したので、説明を省略する。
【００３６】半導体レーザ１２から放射された光は回折
素子１０（２０）及び偏光プリズム１９を透過し、対物
レンズ１７により光磁気記録媒体２１上に集光される。
光磁気記録媒体２１で反射された光は対物レンズ１７を
再度透過し、偏光プリズム１９のビームスプリッター１
９ａでその一部が反射されミラー１９ｂを経て偏光分離
プリズム1 ６に入射し、残りはビームスプリッター１９
ａを透過して回折格子２に入射する。偏光分離プリズム
１６に入射した光は２つの異なる偏光成分に分離され、
それぞれの成分の受光量が光検出器１５で検出され、こ
れに基づいて光磁気信号が再生される。また、回折素子
１０（２０）に入射した光は回折素子１０（２０）で回
折され、その受光量が光検出器１３及び１４で検出さ
れ、これに基づいてサーボ信号が生成される。
素子１０（２０）及び偏光プリズム１９を透過し、対物
レンズ１７により光磁気記録媒体２１上に集光される。
光磁気記録媒体２１で反射された光は対物レンズ１７を
再度透過し、偏光プリズム１９のビームスプリッター１
９ａでその一部が反射されミラー１９ｂを経て偏光分離
プリズム1 ６に入射し、残りはビームスプリッター１９
ａを透過して回折格子２に入射する。偏光分離プリズム
１６に入射した光は２つの異なる偏光成分に分離され、
それぞれの成分の受光量が光検出器１５で検出され、こ
れに基づいて光磁気信号が再生される。また、回折素子
１０（２０）に入射した光は回折素子１０（２０）で回
折され、その受光量が光検出器１３及び１４で検出さ
れ、これに基づいてサーボ信号が生成される。
【００３７】この発明による光ピックアップ装置５０で
は、回折格子２と半導体レーザ１２、または、回折格子
２と光検出器１３，１４との距離が基板１の厚さ分だけ
遠方へ離すことができるので、回折角を小さくすること
ができる。したがって、光源の波長が短くなっても、回
折格子２のピッチを広く保つことができる。また、この
発明による光ピックアップ装置をトレース性能の優れた
３ビーム法に変更しても、回折素子１０（２０）の半導
体レーザ１２に対向した面に、光分割用グレーティング
を設けるだけで、所望のトレース性能が得られるので、
部品点数を増やすことなく高性能化が図れる。
は、回折格子２と半導体レーザ１２、または、回折格子
２と光検出器１３，１４との距離が基板１の厚さ分だけ
遠方へ離すことができるので、回折角を小さくすること
ができる。したがって、光源の波長が短くなっても、回
折格子２のピッチを広く保つことができる。また、この
発明による光ピックアップ装置をトレース性能の優れた
３ビーム法に変更しても、回折素子１０（２０）の半導
体レーザ１２に対向した面に、光分割用グレーティング
を設けるだけで、所望のトレース性能が得られるので、
部品点数を増やすことなく高性能化が図れる。
【００３８】
【発明の効果】この発明の回折素子では、誘電体からな
る回折格子を通過した光とこの回折格子を通過しなかっ
た光の位相差を、誘電体を構成する誘電体材料の特性お
よび誘電体の厚みと、接着剤の屈折率とに基づいて、高
い自由度で設定することができるので、高い回折効率を
得ることができる。回折格子は、接着剤で封止されるの
で、塵埃等による汚染がない。この発明の回折素子を用
いた光ピックアップ装置では、設計の自由度が広がり、
さらなる小型化と高性能化が可能になる。
る回折格子を通過した光とこの回折格子を通過しなかっ
た光の位相差を、誘電体を構成する誘電体材料の特性お
よび誘電体の厚みと、接着剤の屈折率とに基づいて、高
い自由度で設定することができるので、高い回折効率を
得ることができる。回折格子は、接着剤で封止されるの
で、塵埃等による汚染がない。この発明の回折素子を用
いた光ピックアップ装置では、設計の自由度が広がり、
さらなる小型化と高性能化が可能になる。
【図１】この発明による回折素子の実施の一形態を示す
断面図。
断面図。
【図２】図１の回折素子の部分拡大図。
【図３】この発明による回折素子の実施の他の形態を示
す断面図。
す断面図。
【図４】この発明による回折素子を用いた光ピックアッ
プ装置の断面図。
プ装置の断面図。
【図５】従来例による光ピックアップ装置の断面図。
【図６】従来例によるレリーフ型回折素子の断面図。
【図７】従来例による屈折率変調型回折素子の断面図。
１ 基板
２ 回折格子
３ 他の光学素子
４ 接着剤層（接着剤）
５ 誘電体
６ａ 反射防止層
６ｂ 反射防止層
１０ 回折素子
１９ 偏光プリズム（他の光学素子）
２０ 回折素子
５０ 光ピックアップ装置
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2H049 AA03 AA13 AA33 AA37 AA43
AA45 AA48 AA51 AA57 AA64
AA68
2K009 AA04 BB06 CC42 DD03 DD04
DD12
5D119 AA38 AA43 JA03 JA13 JA22
JA24 JA46
Claims (7)
- 【請求項１】 他の光学素子と接着剤層を介して接着さ
れる回折素子であって、回折素子が基板に形成された誘
電体からなる回折格子を有し、誘電体の屈折率が接着剤
層を形成する接着剤の屈折率より高いことを特徴とする
回折素子。 - 【請求項２】 誘電体が、TiO2、Ta2O5 、SiN 、SiON、
CeO2、ZrO2から選択された一つまたは複数の物質を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の回折素子。 - 【請求項３】 基板の屈折率と接着剤の屈折率が略等し
いことを特徴とする請求項１または２に記載の回折素
子。 - 【請求項４】 回折格子が、誘電体と基板との間および
基板と反対側の誘電体上部に反射防止層を有してなる請
求項１から３のいずれか１つに記載の回折素子。 - 【請求項５】 回折格子が誘電体のみで構成され、誘電
体と基板との境界で生じた反射光および誘電体と接着剤
層との境界で生じた反射光が互いに逆位相となるよう
に、誘電体の屈折率および誘電体の厚さが設定されてな
る請求項１から３のいずれか１つに記載の回折素子。 - 【請求項６】 誘電体の屈折率ｎと誘電体の厚さｔが、 ｔ＝２ｍλ／（２ｎ） 但し、ｍは整数、λは光の波長 となる関係を満たす請求項１から３のいずれか１つに記
載の回折素子。 - 【請求項７】 光源と、光源から放射される光を光記録
媒体上に集光する集光光学系と、前記光記録媒体からの
反射光を受光する光検出器を具備し、前記光源から前記
集光光学系に至る光路上、または前記集光光学系から前
記光検出器に至る光路上に請求項１から７のいずれか１
つに記載の回折素子を配置してなる光ピックアップ装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001200942A JP2003014914A (ja) | 2001-07-02 | 2001-07-02 | 回折素子およびそれを組み込んだ光ピックアップ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001200942A JP2003014914A (ja) | 2001-07-02 | 2001-07-02 | 回折素子およびそれを組み込んだ光ピックアップ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003014914A true JP2003014914A (ja) | 2003-01-15 |
Family
ID=19037981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001200942A Pending JP2003014914A (ja) | 2001-07-02 | 2001-07-02 | 回折素子およびそれを組み込んだ光ピックアップ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003014914A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004081620A1 (ja) | 2003-03-13 | 2004-09-23 | Asahi Glass Company Limited | 回折素子および光学装置 |
| JP2005114857A (ja) * | 2003-10-03 | 2005-04-28 | Enplas Corp | 光学素子およびこれを用いた光ピックアップ装置 |
| KR100697614B1 (ko) | 2006-01-31 | 2007-03-22 | 주식회사 엘지에스 | 회절격자 및 그 제조 방법 |
| EP1619678A4 (en) * | 2003-04-25 | 2007-04-04 | Asahi Glass Co Ltd | Diffraction element and optical head device |
| EP1596226A4 (en) * | 2003-02-18 | 2009-09-02 | Sumitomo Electric Industries | BENDING GRID ELEMENT, MANUFACTURING METHOD AND DESIGN METHOD THEREFOR |
| WO2020218106A1 (ja) * | 2019-04-23 | 2020-10-29 | 株式会社小糸製作所 | 光学素子および光源装置 |
| JP2022022097A (ja) * | 2020-07-23 | 2022-02-03 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 光学式位置測定機構 |
-
2001
- 2001-07-02 JP JP2001200942A patent/JP2003014914A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1596226A4 (en) * | 2003-02-18 | 2009-09-02 | Sumitomo Electric Industries | BENDING GRID ELEMENT, MANUFACTURING METHOD AND DESIGN METHOD THEREFOR |
| EP2214037A1 (en) * | 2003-02-18 | 2010-08-04 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Diffraction grating element, and production method of diffraction grating element |
| EP1602947A4 (en) * | 2003-03-13 | 2007-03-28 | Asahi Glass Co Ltd | Diffraction element and optical device |
| WO2004081620A1 (ja) | 2003-03-13 | 2004-09-23 | Asahi Glass Company Limited | 回折素子および光学装置 |
| JP2010262320A (ja) * | 2003-03-13 | 2010-11-18 | Asahi Glass Co Ltd | 回折素子及び光学装置 |
| EP1619678A4 (en) * | 2003-04-25 | 2007-04-04 | Asahi Glass Co Ltd | Diffraction element and optical head device |
| JP2005114857A (ja) * | 2003-10-03 | 2005-04-28 | Enplas Corp | 光学素子およびこれを用いた光ピックアップ装置 |
| WO2007089073A1 (en) * | 2006-01-31 | 2007-08-09 | Lgs Corporation, Ltd | Diffraction grating and method of fabrication thereof |
| KR100697614B1 (ko) | 2006-01-31 | 2007-03-22 | 주식회사 엘지에스 | 회절격자 및 그 제조 방법 |
| WO2020218106A1 (ja) * | 2019-04-23 | 2020-10-29 | 株式会社小糸製作所 | 光学素子および光源装置 |
| JP2020181005A (ja) * | 2019-04-23 | 2020-11-05 | 株式会社小糸製作所 | 光学素子および光源装置 |
| CN113544556A (zh) * | 2019-04-23 | 2021-10-22 | 株式会社小糸制作所 | 光学元件和光源装置 |
| CN113544556B (zh) * | 2019-04-23 | 2023-08-25 | 株式会社小糸制作所 | 光学元件和光源装置 |
| JP7398878B2 (ja) | 2019-04-23 | 2023-12-15 | 株式会社小糸製作所 | 光学素子および光源装置 |
| JP2022022097A (ja) * | 2020-07-23 | 2022-02-03 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 光学式位置測定機構 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20040169929A1 (en) | Diffraction element | |
| KR970002956A (ko) | 수직공진기 면발광 레이저 다이오드를 이용한 광픽엎 | |
| JP3029541B2 (ja) | 光ピックアップ装置 | |
| US8040778B2 (en) | Diffraction element and optical head device equipped therewith | |
| JP2003014914A (ja) | 回折素子およびそれを組み込んだ光ピックアップ装置 | |
| JP3545905B2 (ja) | 偏光分離素子とその偏光分離素子を用いた光ヘッド | |
| JP2002311242A (ja) | 偏光分離素子、半導体レーザユニットおよび光ピックアップ装置 | |
| JPH11174226A (ja) | 偏光性ホログラムとそれを用いた光ヘッド | |
| JPH11306581A (ja) | 広帯域偏光分離素子とその広帯域偏光分離素子を用いた光ヘッド | |
| JP2002196123A (ja) | ２波長用回折光学素子、２波長光源装置および光学ヘッド装置 | |
| JPH04139628A (ja) | 光半導体装置およびその製造方法 | |
| JP2002372624A (ja) | 偏光分離素子、半導体レーザユニットおよび光ピックアップ装置 | |
| JP2001330718A (ja) | 光学素子およびそれを用いた光学装置 | |
| JP3915527B2 (ja) | 開口制限素子および光ヘッド装置 | |
| US8477573B2 (en) | Optical pickup head | |
| JP3526811B2 (ja) | 光学部品、この作製方法及びそれを用いた光ピックアップ | |
| KR100293464B1 (ko) | 이파장광원모듈및그의제조방법과그를이용한광픽업장치 | |
| JP4284927B2 (ja) | 開口制限素子および光ヘッド装置 | |
| JP2003077160A (ja) | 半導体レーザー装置 | |
| JP2000241616A (ja) | 回折格子およびその製造方法並びに光ピックアップ | |
| JPH0727906A (ja) | ビームスプリッタ及びこれを用いた光学的情報記録再生装置 | |
| JPH06300921A (ja) | ホログラム素子及び光ヘッド装置 | |
| JP2005055772A (ja) | 偏光光学素子 | |
| JP2004280013A (ja) | プリズムの製造方法及び光学システムの製造方法 | |
| JP2002071958A (ja) | 偏光素子および光ヘッド |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040901 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070606 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070612 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070809 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070911 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071112 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071211 |