JP2001290017A - ２波長用回折素子および光ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】２波長用半導体レーザを用いた安定した信号検
出ができる高性能な光ヘッド装置を提供する。 【解決手段】波長λ₁の入射光を透過するとともに波長
λ₂の入射光を回折させる回折格子１１Ｂと、２つの波
長λ₁または波長λ₂のうち少なくとも一方の波長の透過
光の偏光状態を変化させる位相板１１Ｃとが一体化され
た２波長用回折素子を作製し、光ヘッド装置に搭載す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも２つの
波長の光を光源とする光ディスクなどの光記録媒体用の
記録装置や再生装置などに用いる光ヘッド装置用の２波
長用回折素子およびその光ヘッド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばＣＤやＤＶＤのような光ディスク
または光磁気ディスクなどの光記録媒体（以下、これら
をまとめて光ディスクとよぶ）の情報記録面上に情報を
記録し、または情報記録面上に記録された情報を再生す
る光ヘッド装置が各種用いられている。

【０００３】通常、この光ヘッド装置では、レーザ光な
どのビーム（光束）を使用して光学的に情報記録面上に
情報を記録したり情報記録面上に記録された情報を再生
するようになっているが、そのビームを（情報記録面の
トラック上に集光させた状態で）光ディスクの回転に追
随させながらトラック上をトレースさせていくために、
各種のトラッキング方法が開発されている。

【０００４】これらのトラッキング方法を用いて情報記
録面の記録情報を再生する際の信号検出方法としては、
例えば３ビーム法が知られている。この３ビーム法で
は、光源の半導体レーザから出射される１本のビームを
回折格子によって回折し、この回折光の中から０次およ
び±１次の３本の回折光を各ビームとして用いている。
このうち、０次光はメインビームとしてトラック上に記
録されたピットの信号再生に使用するが、残りの±１次
光はトラッキング用の２つのサブビームとして使用する
ために、例えばトラック線方向に対してピットの前後に
トラックピッチの約１／４だけずらして照射するように
配置する。これにより、３本のビームの情報記録面での
反射光は、それぞれ適宜位置に配置した受光素子に入射
し、受光した光強度に応じた電気信号に変換される。

【０００５】このような３ビーム法では、サブビーム側
の電気信号の平均値レベルの差をとることで、トラック
追跡サーボ用のトラッキング誤差信号が得られ、このト
ラッキング誤差信号を利用してメインビームをトラック
上から逸脱せぬようにサーボ制御を行う。すなわち、メ
インビームがトラック中心を走査しているときには、サ
ブビームの平均レベルはどちらも同じレベルであるが、
メインビームがトラック中心を外れると、サブビームの
平均レベルに相違が生じ、トラッキング誤差信号として
検知される。

【０００６】また、これとは別の信号検出方法として
は、情報記録面で反射したビームをトラックと平行に２
分割させた受光素子で受け、このときの出力差からトラ
ッキング誤差信号を検出するようにしたプッシュプル法
も知られている。このプッシュプル法においては、１本
のビームだけでは信号にオフセットが生じ、トラッキン
グ精度が劣化するので、そのオフセットをキャンセルす
るために差動プッシュプル法が用いられる。

【０００７】すなわち、この差動プッシュプル法でも、
前述の３ビーム法と同様に半導体レーザから出射した１
本のビームを回折格子で回折させて生成した０次光およ
び±１次光の３本のビームを用いるが、メインビームの
０次光はトラック上に配置し、±１次光は２本のサブビ
ームとしてトラック線方向に対して斜めの方向に配置
し、メインビームが配置されたピットの前後にトラック
ピッチの約１／２だけトラックに垂直方向にずらして照
射するように配置する。そして、それぞれのビームに対
して配置された２分割の受光素子で情報記録面からの反
射光を受け、２つの受光部における受光光量のプッシュ
プルを行う。この差動プッシュプル法では、メインビー
ムのプッシュプル値とサブビームのプッシュプル値を減
算することでオフセットをキャンセルする。

【０００８】また、最近では、例えば同一の光ヘッド装
置を用いて、規格・構成の異なるＣＤおよびＤＶＤの双
方に記録された情報を再生するため、ＣＤ／ＤＶＤ互換
光ヘッド装置が実用化されている。この互換光ヘッド装
置にあっては、特に光記録媒体層に波長依存性の高い媒
質を用いるＣＤ−Ｒなどの再生を前提とする場合には、
ＣＤ系の光ディスク再生用には７９０ｎｍ波長帯の半導
体レーザが、またＤＶＤ系の光ディスク再生用には６５
０ｎｍ波長帯の半導体レーザが用いられている。

【０００９】ここで、７９０ｎｍ波長帯の半導体レーザ
と６５０ｎｍ波長帯の半導体レーザとが分離した状態で
配置された従来の光ヘッド装置について、図７の構成例
を参照しながら説明する。

【００１０】光ヘッド装置は、２つの半導体レーザ３Ａ
（６５０ｎｍ波長帯）および３Ｂ（７９０ｎｍ波長帯）
と、波長合成プリズム９と、ビームスプリッタ４と、コ
リメータレンズ５と、対物レンズ６と、光検出器８とを
備えている。また、この光ヘッド装置には、半導体レー
ザ３Ｂと波長合成プリズム９との間に、３ビーム発生用
の回折格子１０が配設されている。

【００１１】この光ヘッド装置では、半導体レーザ３
Ａ、３Ｂからの出射光は、波長合成プリズム９により同
一光軸α上で合成され、ビームスプリッタ４を透過した
後に、コリメータレンズ５で平行光とされ、対物レンズ
６に入射する。そして、この対物レンズ６を透過し、光
ディスク７の情報記録面に集光されたビームが、その情
報記録面で反射された光（以下、信号光とよぶ）は、元
の往路と同じ光路を逆行していく。すなわち、この信号
光は、再び、対物レンズ６によって平行光となり、コリ
メータレンズ５で集光されたのち、ビームスプリッタ４
に入射するが、このビームスプリッタ４で反射されたも
のが、元の往路の光軸αとは９０度偏向した光軸βに沿
って進行して、光検出器８の受光面に集光されて入射す
る。そして、この光検出器８で電気信号に変換される。

【００１２】このような構成の光ヘッド装置では、情報
記録面からの反射光が戻り光となって半導体レーザ３
Ａ、３Ｂのレーザ発光点に入射すると、レーザの発振状
態が変動し、これに応じて半導体レーザ３Ａ、３Ｂの出
力変動が生じるので、情報の記録再生の際の障害とな
る。そこで、この対策として、半導体レーザ３Ａ、３Ｂ
の電源に高周波重畳回路を組み合わせて出力変動を低減
させたり、あるいは、半導体レーザ３Ａ、３Ｂと光ディ
スク７との間の光路中に、レーザ発振波長λに対してほ
ぼ１／４波長板となる位相板を配置する方法がとられて
いる。この位相板を使用することにより、往路の光路中
での位相に対して復路では１／２波長だけ位相が変化
し、戻り光の偏光方向がレーザ発振光の偏光方向と直交
するので、レーザ発振の偏光に作用しないようにして半
導体レーザの出力変動を抑制できる。

【００１３】また、２つの波長の光を発光する半導体レ
ーザとして、例えば７９０ｎｍ波長帯の半導体レーザと
６５０ｎｍ波長帯の半導体レーザとを１チップ内に形成
したモノリシックな２波長用半導体レーザや、各波長帯
のレーザチップを発光点間が１００〜３００μｍ程度の
間隔となるように配置した複数チップからなる２波長用
半導体レーザも提案されている。これらの半導体レーザ
を用いれば、図７に示したような２つの半導体レーザが
別ユニットで構成された従来の光ヘッド装置に比べ、部
品点数が低減し、小型化および低コスト化を図ることが
できる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述したよう
な光ヘッド装置において、３ビーム法や差動プッシュプ
ル法での３ビーム発生に用いる回折格子を２波長用半導
体レーザと組み合わせて使用すると、ＣＤ系再生用の７
９０ｎｍ波長帯またはＤＶＤ系再生用の６５０ｎｍ波長
帯のいずれの光が回折格子に入射しても回折光が形成さ
れるので、余分な回折光が迷光となって光検出器に混入
することがあり、情報の記録や記録された情報の再生が
できなくなる問題が生じる。

【００１５】また、３ビーム法や差動プッシュプル法
を、ＣＤ系再生用のみに、またはＤＶＤ系再生用のみに
利用する場合には、回折格子により生成された回折光
が、他方の波長光に対しては光量損失をもたらし、信号
光が低下する問題が生じる。

【００１６】さらに、３ビーム法や差動プッシュプル法
に用いる回折格子と、レーザ出力変動を抑制するために
戻り光の低減対策に設けた位相板とが個別に配置された
場合には、個々の光学素子の波面収差値が合算されるた
め、全体の波面収差値が増大する問題が生じる。

【００１７】また、２波長用半導体レーザを用いた場
合、各波長帯のレーザチップの発光点間隔が１００〜３
００μｍ程度離れているため、ＣＤ系光ディスクおよび
ＤＶＤ系光ディスクの信号を受光する光検出器として従
来のように受光面積の小さな単一光検出器が適用できな
いといった問題点があった。

【００１８】本発明の目的は、２波長用半導体レーザを
光源として２つの波長帯の光によりＣＤ系光ディスクお
よびＤＶＤ系光ディスクなどのような異種の光記録媒体
への情報の記録・再生を行う際に、安定した信号検出が
できる２波長用回折素子および光ヘッド装置を提供する
ことである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、波長λ₁また
は波長λ₂（λ₁≠λ₂）の少なくとも一方の波長の光が
入射する２波長用回折素子において、前記一方の波長λ
₁の入射光を透過するとともに、前記他方の波長λ₂の入
射光を回折させる回折格子と、前記２つの波長λ₁また
は波長λ₂のうち少なくとも一方の波長の透過光の偏光
状態を変化させる位相板とが一体化されたことを特徴と
する２波長用回折素子を提供する。

【００２０】また、前記回折格子は、断面形状が周期的
な凹凸状であり、凹部と凸部の透過光の位相差が波長λ
₁または波長λ₂のいずれか一方の透過光に対して２πで
ある２波長用回折素子を提供する。

【００２１】また、前記回折格子は、第１の直線偏光方
向の入射光に対しては回折格子として作用せず透過し、
第１の直線偏光方向と直交する第２の直線偏光方向の入
射光に対しては回折格子として作用する複屈折性材料か
らなる偏光性の回折素子である２波長用回折素子を提供
する。

【００２２】また、前記位相板は、λ₁≦λ≦λ₂の関係
にある波長λの直線偏光を円偏光に変換する機能を有す
る有機物薄膜である２波長用回折素子を提供する。

【００２３】また、前記位相板は、一方の直線偏光に対
しては２π・（ｍ₁−１／２）（ｍ₁は自然数）の位相差
を、他方の直線偏光に対しては２π・ｍ₂（ｍ₂は自然
数）の位相差を発生する有機物薄膜である２波長用回折
素子を提供する。

【００２４】また、波長λ₁および波長λ₂の光を出射す
る光源と、波長λ₁および波長λ₂の光を光記録媒体に集
光する対物レンズとを少なくとも備え、光記録媒体に情
報の記録・再生を行う光ヘッド装置であって、前記光源
と前記対物レンズとの間の光路中に、上記いずれかの２
波長用回折素子が設置されていることを特徴とする光ヘ
ッド装置を提供する。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００２６】［第１実施形態］図１は、本発明の第１実
施形態に係る２波長用回折素子の構成を示す模式図であ
る。２波長用回折素子１は、回折格子と位相板とが一体
化された構成となっている。この２波長用回折素子１
は、概略構成として、第１の透光性基板１１Ａと、位相
板１１Ｃと、第２の透光性基板１１Ｄとを互いに接着剤
１１Ｅで接着した３層構造となっている。

【００２７】本実施形態における透光性基板１１Ａは、
均一屈折率の透光性材料で形成されており、位相板１１
Ｃを接着してある一面とは逆の（空気と界面をなす）他
面側の表面に凹凸部分からなる均一屈折率の回折格子１
１Ｂを形成してある。この回折格子１１Ｂである凹凸部
分の格子深さ（厚さ）ｄ₁および凸部の屈折率ｎ₁は、波
長λ₁および波長λ₂の入射光に対して、以下の関係式を
満すように形成されている。波長λ₁の入射光が空気と
の屈折率差により形成される位相差が、 ２π・（ｎ₁−１）・ｄ₁／λ₁≒２πＮ ……（１） 同様に、波長λ₂の入射光が空気との屈折率差により形
成される位相差が、 ２π・（ｎ₁−１）・ｄ₁／λ₂≠２πＮ ……（２） ここで、ｎ₁は回折格子１１Ｂの凸部の屈折率、Ｎは自
然数である。

【００２８】また、位相板１１Ｃは、有機物薄膜からな
り、例えば、ポリカーボネート膜を延伸させることによ
り延伸方向に光軸のそろった複屈折性膜を形成させて位
相差機能を発生させている。この場合、波長λ₁の直線
偏光の入射光が有機物薄膜を透過するとき、ほぼ円偏光
となる位相差が発生するように位相板１１Ｃの進相軸
（複屈折軸）方向と入射光の直線偏光方向とが調整され
ている。

【００２９】回折格子１１Ｂは屈折率ｎ₁の第１の透光
性基板１１Ａの表面を凹凸形状に加工してもよいし、第
１の透光性基板１１Ａ上に屈折率ｎ₁の膜が厚さｄ₁の凸
部を形成するように成膜・加工してもよい。

【００３０】このような構成の２波長用回折素子１に、
波長λ₁と波長λ₂の異なる波長で同じ偏光方向あるいは
直交する偏光方向の直線偏光が入射すると、図１（Ａ）
に示すように、一方の波長λ₁の直線偏光入射光は回折
されることなく円偏光となって透過するが、図１（Ｂ）
に示すように、他方の波長λ₂の直線偏光入射光はその
一部が回折される。この波長λ₂の直線偏光入射光は、
一般に楕円偏光となって出射する。つまり、一方の波長
の光に対しては回折格子として作用するが、他方の波長
の光に対しては回折格子として作用しない２波長用回折
素子が実現できる。

【００３１】本実施形態では、位相板１１Ｃと回折格子
１１Ｂの形成された透光性基板１１Ａと透光性基板１１
Ｄとを接着剤１１Ｅを用いて接着した構造としたが、透
光性基板１１Ｄを用いないで、透光性基板１１Ａと位相
板１１Ｃのみを接着剤１１Ｅで接着した構成でもよい。
これにより、部品点数削減および軽量化につながる。

【００３２】［第２実施形態］図２は、本発明の第２実
施形態に係る２波長用回折素子の構成を示す模式図であ
る。第２実施形態は前述した第１実施形態の変形例を示
す。

【００３３】本実施形態の２波長用回折素子１では、第
１の透光性基板１１Ａのみに回折格子１１Ｂを形成する
だけではなく、図２（Ａ）に示すように、２波長用回折
素子１において、第２の透光性基板１１Ｄにも、表面に
凹凸部分からなる均一屈折率の回折格子１１Ｇを形成す
る。この場合、回折格子１１Ｇである凹凸部分の格子深
さ（厚さ）ｄ₂および凸部の屈折率ｎ₂は、波長λ₁およ
び波長λ₂の入射光に対して、以下の関係式を満足する
ように形成されている。波長λ₁の入射光が空気との屈
折率差により形成される位相差が、 ２π・（ｎ₂−１）・ｄ₂／λ₁≠２πＮ ……（３） 同様に、波長λ₂の入射光が空気との屈折率差により形
成される位相差が、 ２π・（ｎ₂−１）・ｄ₂／λ₂≒２πＮ ……（４） ここで、ｎ₂は回折格子１１Ｇの凸部の屈折率、Ｎは自
然数である。

【００３４】これにより、異なる波長光に対しそれぞれ
回折機能を持った波長選択性回折格子を実現できる。す
なわち、図２（Ａ）に示すように、波長λ₁の入射光に
対しては、回折格子１１Ｇが回折作用を及ぼし、０次光
および±１次回折光を生成できる。一方、図２（Ｂ）に
示すように、波長λ₂の入射光に対しては、回折格子１
１Ｂが回折作用を及ぼし、０次光および±１次回折光を
生成できる。ここで図２中の１１Ｃおよび１１Ｅは、図
１の同符号の要素と同じものを意味する。

【００３５】［第３実施形態］図３は、本発明の第３実
施形態に係る２波長用回折素子の構成を示す模式図であ
る。この第３実施形態に係る２波長用回折素子２は、第
１実施形態と同様に、回折格子と位相板とが一体化され
て構成され、第１の透光性基板２１Ａと、位相板２１Ｃ
と、第２の透光性基板２１Ｄとを互いに充填材２１Ｆお
よび接着剤２１Ｅで接着した３層構造となっている。

【００３６】第１の透光性基板２１Ａは、ガラス基板な
どの透光性材料で形成され、界面が外部（空気）と接し
ていない一方の面には、常光屈折率ｎ_oで異常光屈折率
ｎ_eである複屈折性直線格子が周期的に形成された透過
型の回折格子２１Ｂが設けられている。この回折格子２
１Ｂは、凹凸部分を形成した複屈折性材料からなり、そ
の凹部には複屈折性材料の常光屈折率ｎ_oとほぼ等しい
屈折率ｎ_sの充填材２１Ｆを充填させてある。これによ
り、常光偏光入射光に対しては回折せず、異常光偏光入
射光に対しては回折する偏光性回折格子を構成する。

【００３７】この偏光性の回折格子２１Ｂの凹凸部分の
格子深さをｄ₁とすると、常光偏光入射光に対しては、
凹凸部分と充填材２１Ｆとで屈折率差がないので、位相
差が生じないため、回折されることなく直進透過する。
一方、異常光偏光入射光に対しては、波長を例えばλ₂
とすると、 ２π・（ｎ_e−ｎ_s）・ｄ₁／λ₂ ……（５） で与えられる位相差を発生し、回折格子として作用す
る。

【００３８】また、位相板２１Ｃは、前述した第１実施
形態の２波長用回折素子１での位相板１１Ｃと同様のも
のが設けられており、波長λ₁の直線偏光の入射光がこ
の有機物薄膜を透過する際にほぼ円偏光となる位相差を
発生するように、位相板２１Ｃの進相軸（複屈折軸）方
向と入力光の直線偏光方向とが調整されている。

【００３９】このような構成の２波長用回折素子２に、
波長の異なる波長λ₁と波長λ₂の偏波面が直交し、か
つ、偏光性の回折格子２１Ｂに対して、一方の波長λ₁
の光が常光偏光で、他方の波長λ₂の光が異常光偏光と
なる直線偏光が回折格子２１Ｂ側から入射すると、波長
λ₁の常光偏光の入射光は回折されることなく円偏光と
なって透過するが、波長λ₂の異常光偏光の入射光はそ
の一部が回折される。この波長λ₂の入射光は、一般に
楕円偏光となって出射する。

【００４０】なお、波長λ₁と波長λ₂の入射光偏波面が
平行の場合、位相板２１Ｃとして、例えば波長λ₁の直
線偏光に対しては２π・（ｍ₁−１／２）（ｍ₁は自然
数）の位相差を、波長λ₂の直線偏光に対しては２π・
ｍ₂（ｍ₂は自然数）の位相差を発生する機能を有する有
機物薄膜を用いるとともに、２波長用回折素子２におい
て光入射側に位相板２１Ｃを配置し、光出射側に回折格
子２１Ｂを配置する構成が好ましい。

【００４１】この場合、偏波面が平行な波長λ₁と波長
λ₂が位相板２１Ｃを透過したとき、波長λ₁は偏波面が
９０゜回転するが、波長λ₂は偏波面が回転しないた
め、直交偏光となって回折格子２１Ｂへ入射する。その
結果、波長λ₁と波長λ₂の入射光に対して、一方の入射
光は回折するが、他方の入射光は回折しないで透過する
２波長用回折素子が得られる。

【００４２】［第４実施形態］図４は、本発明の第４実
施形態に係る２波長用回折素子の構成を示す模式図であ
る。第４実施形態は前述した第３実施形態の変形例を示
す。

【００４３】本実施形態の２波長用回折素子２では、第
１の透光性基板２１Ａのみに複屈折性材料で形成された
偏光性の回折格子２１Ｂ（格子深さｄ₁）を設けるだけ
でなく、図４（Ａ）に示すように、位相板２１Ｃにも、
複屈折性材料で形成された偏光性の回折格子２１Ｇを設
けて構成する。この回折格子２１Ｇは、回折格子２１Ｂ
と同一の常光屈折率ｎ_oと異常光屈折率ｎ_eを有する複屈
折性材料を用いるが、この複屈折性材料での常光屈折率
方向が、回折格子２１Ｂを形成する複屈折性材料での常
光屈折率方向と直交するように形成されている。ここで
２１Ｄは、透光性基板である。

【００４４】したがって、偏光性の回折格子２１Ｇの格
子深さをｄ₂とすると、波長λ₂の入射偏光に対しては、
凹凸部分と充填材２１Ｆとで屈折率差がないので、位相
差が生じないため、回折されることなく直進透過する。
一方、波長λ₁の入射偏光に対しては、 ２π・（ｎ_e−ｎ_s）・ｄ₂／λ₁ ……（６） で与えられる位相差を発生し、回折格子として作用す
る。

【００４５】これにより、異なる波長の光に対しそれぞ
れ回折機能を持った波長選択性回折格子を実現できる。
すなわち、図４（Ａ）に示すように、波長λ₁の入射光
に対しては、回折格子２１Ｇのみが回折作用を及ぼし、
一方、図４（Ｂ）に示すように、波長λ₂の入射光に対
しては、回折格子２１Ｂのみが回折作用を及ぼし、それ
ぞれ０次光および±１次回折光を生成できる。

【００４６】なお、図４では、位相板２１Ｃと偏光性の
回折格子２１Ｇとが接した構成となっているが、別途ガ
ラス基板を設けてその片面に偏光性の回折格子２１Ｇを
形成して、偏光性の回折格子２１Ｂが形成されたガラス
基板２１Ａと一体化した後、位相板２１Ｃを光入射側に
接着してもよい。

【００４７】また、第３実施形態と同様に、波長λ₁と
波長λ₂の入射光偏波面が平行の場合、位相板２１Ｃと
して、例えば波長λ₁の直線偏光に対しては２π・（ｍ₁
−１／２）（ｍ₁は自然数）の位相差を、波長λ₂の直線
偏光に対しては２π・ｍ₂（ｍ₂は自然数）の位相差を発
生する機能を有する有機物薄膜を用いるとともに、２波
長用回折素子２において光入射側に位相板２１Ｃを配置
し、光出射側に回折格子２１Ｂを配置する構成とすれば
よい。この場合、偏波面が平行な波長λ₁と波長λ₂の入
射光が位相板２１Ｃを透過したとき、波長λ₁は偏波面
が９０゜回転するが、波長λ₂は偏波面が回転しないた
め、直交偏光となって回折格子２１Ｂと２１Ｇへ入射す
る。その結果、波長λ₁は回折格子２１Ｇで、波長λ₂は
回折格子２１Ｂでそれぞれ独立に回折される２波長用回
折素子が得られる。ここで、２波長用回折素子の光出射
側にさらに波長λ₁または波長λ₂の入射光が透過したと
き、ほぼ円偏光となる位相差が発生する位相板（図示せ
ず）を配置してもよい。

【００４８】［第５実施形態］図５は、本発明の第５実
施形態に係る２波長用回折素子の構成を示す模式図であ
る。第５実施形態の２波長用回折素子２Ａは、前述した
第１から第４実施形態の２波長用回折素子１または２
に、波長λ₁と波長λ₂の入射光のうちで一方の波長のみ
を偏向する偏向機能層が付加された形態である。

【００４９】２波長用半導体レーザを光源として用いた
場合、各波長帯のレーザチップの発光点間隔が１００〜
３００μｍ程度離れているため、２波長用回折素子への
入射光の光軸を例えば波長λ₁の発光点に合わせると、
波長λ₂の入射光は光軸外の斜入射光となる。図５で
は、斜入射光となる波長λ₂の入射光が偏向機能層を形
成する回折格子２１Ｈにより波長λ₁の入射光と同じ光
軸上に偏向され、波長λ₁と波長λ₂ともに同じ光軸の光
として２波長用回折素子から出射する。

【００５０】偏向機能層を形成する回折格子２１Ｈの具
体的構成として、偏向機能に偏光依存性のないタイプＡ
と偏光依存性のあるタイプＢとがある。

【００５１】タイプＡは、均一屈折率ｎ₁の透光性基板
の表面を階段状に形状加工した回折格子で、波長λ₁お
よび波長λ₂の入射光に対して、回折格子の階段１段当
たりの深さｄ₁が前述の関係式（１）および（２）を満
たすように形成されている。階段の段数は４から８段で
ある。このような回折格子に波長λ₁の光が入射すると
回折されることなく透過し、波長λ₂の入射に対して５
０％以上が１次回折光として格子ピッチで規定される回
折角度方位に回折される。

【００５２】このようなタイプＡの回折格子は、図１の
２波長用回折素子１において第２の透光性基板１１Ｄの
表面、あるいは、図３または図４の２波長用回折素子２
において、第１の透光性基板２１Ａまたは第２の透光性
基板２１Ｄの表面に形成される。

【００５３】タイプＢは、常光屈折率ｎ_oで異常光屈折
率ｎ_eの複屈折性材料を鋸波状または階段状で周期的な
回折格子として透光性基板上に形成し、複屈折性材料の
常光屈折率ｎ_oとほぼ等しい屈折率ｎ_sの充填剤で回折格
子の凹凸部を充填して別の透光性基板により狭持した構
造となっている。

【００５４】ここで、常光偏光入射光に対しては、複屈
折性材料と充填材とで屈折率差がないので、位相差が生
じないため、回折されることなく直進透過する。一方、
異常光偏光入射光に対しては、波長を例えばλ₂とし、
階段状回折格子の格子深さをｄ、階段の段数をＮ（Ｎ≧
３）とすると、 ２π・（ｎ_e−ｎ_s）・ｄ＝｛（Ｎ−１）／Ｎ｝・λ₂ ……（７） で規定される格子深さｄとして構成することで、１次回
折光の効率が６０％以上となる位相差が発生する回折格
子、すなわち偏向機能層が得られる。鋸波状のブレーズ
格子の場合はＮが無限大の場合に相当する。

【００５５】このようなタイプＢの複屈折性材料からな
る回折格子は、図１または図２の２波長用回折素子１に
おいて第２の透光性基板１１Ｄの位相板１１Ｃ面側に形
成する。あるいは、図３または図４の２波長用回折素子
２において、第１の透光性基板２１Ａの表面に形成した
後、充填剤を用いて別の透光性基板と接合する。

【００５６】また、タイプＡおよびタイブＢいずれも、
偏向機能層である階段状またはブレーズ状に形状加工し
た回折格子は、格子ピッチが空間的に分布したまたは透
光性基板面上の格子パターンが直線でなく空間的に曲線
となったいわゆるホログラムパターンとすることにより
光学系の収差を補正してもよいし、集光性や発散性など
のレンズ機能を付加した構成としてもよい。

【００５７】また、第３実施形態と同様に、図３または
図４において波長λ₁と波長λ₂の入射光偏波面が平行の
場合、位相板２１Ｃとして、例えば波長λ₁の直線偏光
に対しては２π・（ｍ₁−１／２）（ｍ₁は自然数）の位
相差を、波長λ₂の直線偏光に対しては２π・ｍ₂（ｍ₂
は自然数）の位相差を発生する機能を有する有機物薄膜
を用いるとともに、２波長用回折素子において光入射側
に位相板２１Ｃを配置し、波長λ₁と波長λ₂の入射光偏
波面を直交化する。その後に、タイプＢの複屈折性材料
からなる回折格子および偏向機能層を積層した構成とす
ればよい。なお、図５では、タイプＢの回折格子２１Ｈ
が用いられた場合の構成例が示されている。

【００５８】［第６実施形態］次に、第６実施形態とし
て、上述した第１〜第５実施形態の２波長用回折素子を
搭載した光ヘッド装置について説明する。図６は第６実
施形態に係る光ヘッド装置を示す概略構成図である。

【００５９】光ヘッド装置は、ＤＶＤ系光ディスク用の
波長λ₁のレーザ光を発生する半導体レーザとＣＤ系光
ディスク用の波長λ₂のレーザ光を発生する半導体レー
ザとの２つの半導体レーザが一体化されて構成された２
波長用半導体レーザ３と、２波長用回折素子１または２
と、ビームスプリッタ４と、コリメータレンズ５と、対
物レンズ６と、光検出器８とを備えて構成され、光ディ
スク７に対してレーザ光のビームを照射して情報の記録
・再生を行うものである。ここで、例えば、ＤＶＤ系光
ディスク用の波長λ₁をλ₁＝６５０ｎｍ、ＣＤ系光ディ
スク用の波長λ ₂をλ₂＝７９０ｎｍの各波長帯とする。

【００６０】このように構成された光ヘッド装置におい
て、２波長用半導体レーザ３から出射した波長λ₁の光
は、２波長用回折素子１または２で回折されることなく
光軸α上を直進透過し、さらにビームスプリッタ４を透
過し、コリメータレンズ５により平行光にされる。その
後、この平行光は、対物レンズ６により光ディスク７
（ＤＶＤ系）の情報記録面の情報記録トラック上に集光
される。そして、情報記録面で反射された光は、再び対
物レンズ６およびコリメータレンズ５を透過し、ビーム
スプリッタ４により反射されて往路の光軸αとは９０度
偏向した光軸βに沿って進行し、光検出器８の受光面に
集光される。

【００６１】一方、２波長用半導体レーザ３から出射し
た波長λ₂の光は、２波長用回折素子１または２で入射
光の一部（例えば、１０％から４０％）が±１次回折光
として回折し、さらにビームスプリッタ４を透過し、コ
リメータレンズ５により平行光にされる。その後、この
平行光は、対物レンズ６により光ディスク７（ＣＤ系）
の情報記録面の情報記録トラック上に、０次光および±
１次回折光が３ビームとなって集光される。そして、情
報記録面で反射された光は、再び対物レンズ６およびコ
リメータレンズ５を透過し、ビームスプリッタ４により
反射されて光検出器８の受光面に集光される。

【００６２】このように、本実施形態の２波長用回折素
子１または２を搭載した光ヘッド装置の場合、波長λ₁
の光は、２波長用回折素子１または２により回折される
ことなく直進透過するため、効率低下をもたらさず、ま
た、迷光も生じない。したがって、ＤＶＤ系の光ディス
クにおける光検出法として一般的な４分割の受光面で構
成される光検出器を用いて、ヘテロダイン検波法や位相
差法によるトラッキング誤差信号検出、非点収差法によ
る光ディスク情報記録面へのフォーカス信号検出、およ
び記録情報であるピット信号検出が安定して行える。

【００６３】一方、ＣＤ系の光ディスクでは、ＤＶＤ系
と同一の４分割受光面の光検出器を用いて、非点収差法
による光ディスク情報記録面へのフォーカス信号検出お
よびピット信号検出が行われ、さらに光検出器における
他の２つの受光面で±１次回折光を受光することによ
り、３ビーム法によるトラッキング誤差信号の検出が行
われる。

【００６４】さらに、２波長用回折素子１または２を透
過した波長λ₁の直線偏光は、位相差発生機能を有する
有機物薄膜からなる図１または図３などの位相板１１Ｃ
または２１Ｃにより、円偏光となる。したがって、情報
記録面で反射され無偏光のビームスプリッタ４を透過す
る戻り光は、再び２波長用回折素子１または２を透過す
ることで、レーザ発振光の直線偏光方向と直交する直線
偏光方向となって半導体レーザの発光点に入射する。こ
のため、光ディスクからの戻り光がレーザ発振光と干渉
することがなく、発振出力変動が発生しないので、安定
した光ディスクの情報の記録・再生ができる。また、波
長λ₂の光に対しても、同様に、２波長用半導体レーザ
３への戻り光の偏光状態はレーザ発振光の偏光状態と異
なるので、半導体レーザの発振出力変動が抑制されて安
定した光ディスクの情報の記録・再生ができる。

【００６５】ここで、２波長用回折素子として、第１お
よび第２実施形態の２波長用回折素子１を用いる場合に
は、入射光の直線偏光の方向に依存しない回折格子が形
成されるため、２波長用回折素子の配置の制約がなく、
位相板１１Ｃが回折格子１１Ｂに対して半導体レーザ側
にあっても、その逆でもよいという構成の自由度があ
る。一方、第３および第４実施形態の２波長用回折素子
２を用いる場合には、波長λ₁の入射光偏光方向と波長
λ₂の入射光偏光方向とを直交させれば、一方の波長の
みに作用する偏光性の回折格子となるため、これを形成
している複屈折性材料の格子深さを変えることにより、
０次透過光および±１次回折光の効率比を目的に応じて
調整できる自由度がある。特に、０次光の透過率を７０
％以上に設定することが好ましい記録用の光ヘッド装置
に有効である。

【００６６】なお、２波長用回折素子１および２の格子
ピッチは、それが搭載される光ヘッド装置の光学系およ
び光記録媒体のトラッキング法に応じて適宜定められ
る。また、位相板として、位相差発生機能を有する有機
物薄膜、例えば面内に光軸がそろったポリカーボネート
などの複屈折性材料を用いることにより、従来の水晶位
相板に比べて入射光の入射角度の相違による位相差変動
が少ないため、発散光が２波長用回折素子に入射するよ
うな半導体レーザの近傍に配置する構成であっても、一
定で均一な位相差を発生できる。特に、面内に光軸がそ
ろった有機物薄膜の２種の位相板を２種の光軸方向が面
内で角度をなすように張り合わせることにより、広い波
長帯の直線偏光の入射光に対しても、ほぼ円偏光となる
位相差を発生できるため、波長λ₁および波長λ₂の入射
光に対して、レーザ発振出力の変動をより効果的に低減
し、安定した光ディスクの情報の記録・再生ができる。

【００６７】また、図１および図３では、位相板とし
て、ポリカーボネート複屈折性膜をガラス基板に接着剤
を用いて固定した構成のものを示したが、位相差発生機
能を有する有機物薄膜をガラス基板に直接成膜してもよ
い。例えば、具体的には、ガラス基板上に配向膜用の膜
を塗布し、所望の配向処理を施した後配向膜とし、複屈
折性材料である液晶とモノマーの混合液を塗布すること
により、配向膜の配向方向に液晶分子の光軸方向をそろ
える。さらに、液晶とモノマーの混合液にあらかじめ光
重合硬化剤を含有させておき、光重合用の光源光を照射
することでモノマーを高分子化し、高分子液晶層とする
ことによって、接着剤を用いないで位相板を形成でき
る。

【００６８】なお、上述した実施形態では、２波長用回
折素子をＣＤ系の光ディスクで用いる波長λ₂の光に対
する３ビーム法のビーム発生に適用した構成について説
明したが、情報記録用に用いられる差動プッシュプル法
やＤＶＤ系の光ディスクで用いる波長λ₁の光に対し
て、回折格子として作用する構成としても有効である。

【００６９】さらに、第２実施形態の２波長用回折素子
１の光入射面である透光性基板１１Ａの表面と光出射面
である透光性基板１１Ｄの表面との両面に、それぞれ波
長λ ₁の光および波長λ₂の光のみに回折格子として機能
する凹凸形状を形成して、ＣＤ系およびＤＶＤ系の光デ
ィスクに対応させて仕様の異なる３ビームを生成するよ
うにしてもよい。

【００７０】同様に、第４実施形態の２波長用回折素子
２においても、透光性基板２１Ａの表面に形成された複
屈折性材料の回折格子２１Ｂと対向する位相板２１Ｃの
面にも複屈折性材料の回折格子を形成し、それぞれ波長
λ₁の偏光および波長λ₂の偏光のみに回折格子として機
能する偏光性回折格子を設けて、ＣＤ系およびＤＶＤ系
の光ディスクに対応させて仕様の異なる３ビームを生成
するようにしてもよい。

【００７１】また、図６に示した光ヘッド装置の例で
は、ビームスプリッタ４が用いられ、２波長用半導体レ
ーザ３のユニットと光検出器８とが分離された構成とし
たが、ビームスプリッタ４の代わりにホログラムビーム
スプリッタを用いて、情報記録面で反射された光を回折
させることにより分離し、２波長用半導体レーザユニッ
ト内の半導体レーザ近傍に配置された光検出器に集光す
るように構成してもよい。この場合、半導体レーザと光
検出器とが同一のユニット内に配置されるため、光ヘッ
ド装置を小型化できる。

【００７２】また、第５実施形態の２波長用回折素子で
は、偏向機能層が付加されているため、各波長帯の発光
点間隔が離れている２波長用半導体レーザと組み合わせ
て用いた場合であっても、出射光は同一発光点位置から
出射する光源として取り扱うことができる。したがっ
て、光ヘッド装置に搭載する場合、光源位置の調整が簡
便となり取り付け精度も向上する。２波長用回折素子を
２波長用半導体レーザが内側に配置されたパッケージの
光出射窓位置に固定した光源装置とすることにより、従
来の単一波長の光源と同様に扱うことができるため、光
ヘッド装置の組立調整が著しく簡略化される。

【００７３】

【実施例】以下の実施例において、前述した実施形態の
構成の具体例を示す。

【００７４】「例１」例１は図１に示した第１実施形態
の具体例である。第１の透光性基板１１Ａを屈折率ｎ₁
がｎ₁＝１．５の均一屈折率材料で構成し、凹凸形状に
加工して空気と界面をなす回折格子１１Ｂを形成する。
そして、この凹凸部分の格子深さｄ₁を、（ｎ₁−１）・
ｄ₁がλ₁となるよう、すなわちｄ₁＝１．３μｍとす
る。このような構成とすると、ＤＶＤ系の光ディスクに
使用する波長λ₁＝６５０ｎｍの入射光では、生じる位
相差が２πとなり、一方、ＣＤ系の光ディスクに使用す
る波長λ₂＝７９０ｎｍの入射光では、生じる位相差が
２πにならない。これにより、図１（Ｂ）に示すよう
に、波長λ₂の光に対しては回折格子として作用し、図
１（Ａ）に示すように、波長λ₁の光に対しては回折格
子として作用しない波長選択性回折格子が得られる。

【００７５】この場合、回折格子として作用する波長λ
₂の入射光のみに対して、０次光の透過率がほぼ７０％
であり、±１次回折光の回折効率がほぼ１０％となる２
波長用回折素子を構成できる。なお、第１の透光性基板
１１Ａにおいて空気との界面をなす回折格子１１Ｂの形
成された面および第２の透光性基板１１Ｄにおいて空気
との界面をなす一面には、波長λ₁および波長λ₂の入射
光に対してフレネル反射の発生を１％以下に抑えるため
に、反射防止膜が成膜されている。

【００７６】また、位相板１１Ｃは、ポリカーボネート
膜を延伸させることにより、延伸方向に光軸のそろった
複屈折性膜を形成して位相差機能を発生させている。こ
こで、延伸条件を調整することにより、具体的には、位
相板１１Ｃの進相軸を波長λ ₁の直線偏光方向に対して
４５°傾斜した配置とすることにより、波長λ₁の４分
の１波長板として機能させている。したがって、この位
相板１１Ｃでは、例えば波長λ₁の直線偏光の入射光が
この位相板１１Ｃを透過すると、円偏光となって出射す
る。

【００７７】なお、位相板１１Ｃを構成するポリカーボ
ネート膜自体は２０μｍから８０μｍ程度の厚さの薄膜
であり、膜厚分布が均一とはいえないため、このポリカ
ーボネート膜を単体で用いる場合には、ここを透過する
レーザ光の透過波面収差にばらつきが多く発生するおそ
れがある。そこで、この例１では、ポリカーボネートの
位相板１１Ｃを平均屈折率とほぼ等しい接着剤を用い
て、厚さ精度および面精度の優れた変形の少ない透光性
基板１１Ａ、１１Ｄに挟んで接合させるように構成する
ことで、２波長用回折素子１としての透過波面収差が安
定した小さな値に抑えることができる。具体的には、波
長λ₁および波長λ₂の光に対して、二乗平均波面収差値
で０．０１５λ（ただし、λ＝λ₁またはλ₂）以下の値
となった。

【００７８】したがって、このような構成の２波長用回
折素子１に、位相板１１Ｃの光軸に対して直線偏光方向
が＋４５°または−４５°傾いた波長λ₁および波長λ₂
の異なる波長の直線偏光が入射すると、一方の波長λ₁
の直線偏光入射光は回折されることなく円偏光となって
直進透過するが、他方の波長λ₂の直線偏光入射光は一
部が回折され、楕円偏光となって前述した効率で回折光
が生成されて透過する。つまり、一方の波長の光に対し
ては回折格子として作用するが、他方の波長の光に対し
ては回折格子として作用しないようになる。

【００７９】このような構成の２波長用回折素子を光ヘ
ッド装置に搭載することにより、装置構成が簡略化され
るため、部品点数の削減および小型化が実現でき、か
つ、ＣＤ系およびＤＶＤ系の各光ディスクに対して、そ
れぞれ光利用効率の高い安定した記録・再生信号の検出
ができる。

【００８０】「例２」例２は図２に示した第２実施形態
の具体例である。回折格子１１Ｂが形成された第１の透
光性基板１１Ａに加えて、第２の透光性基板１１Ｄを屈
折率ｎ₂がｎ₂＝１．５の均一屈折率材料で構成し、凹凸
形状に加工して空気と界面をなす回折格子１１Ｇを形成
する。そして、この凹凸部分の格子深さｄ₂を、（ｎ₂−
１）・ｄ₂がλ₂となるよう、すなわちｄ₂＝１．５８μ
ｍとする。この構成により、波長λ₁＝６５０ｎｍの入
射光のみに対して０次光の透過率がほぼ６０％であり、
±１次回折光の回折効率がほぼ１０％となる波長選択性
回折格子が得られる。すなわち、異なる波長λ₁、λ₂の
光に対しそれぞれ回折機能を持った波長選択性の２波長
用回折素子を実現できる。

【００８１】この場合、図２（Ａ）に示すように、波長
λ₁の入射光に対しては、回折格子１１Ｇが回折作用を
及ぼし、０次光および±１次回折光が生成される。一
方、図２（Ｂ）に示すように、波長λ₂の入射光に対し
ては、回折格子１１Ｂが回折作用を及ぼし、０次光およ
び±１次回折光が生成される。したがって、このような
構成の２波長用回折素子を光ヘッド装置に搭載すること
により、ＣＤ系およびＤＶＤ系の各光ディスクに対し
て、それぞれ独立に信号検出用の３ビームを発生できる
ので、光利用効率の高い安定した記録・再生信号の検出
ができる。

【００８２】「例３」例３は図３に示した第３実施形態
の具体例である。第１の透光性基板２１Ａの一面に、常
光屈折率ｎ_o＝１．５、異常光屈折率ｎ_e＝１．６５の複
屈折性材料を凹凸形状に加工形成してなる偏光性の回折
格子２１Ｂを設ける。そして、凹部には前記複屈折性材
料の常光屈折率ｎ_oとほぼ等しい均一屈折率ｎ_sの充填材
２１Ｆを充填させ、常光偏光入射光に対しては回折せ
ず、異常光偏光入射光に対しては回折する偏光性の回折
格子を構成する。

【００８３】この構成において、例えば、偏光性の回折
格子２１Ｂに対して、ＤＶＤ系の光ディスクに使用する
波長λ₁＝６５０ｎｍの入射光が常光に、ＣＤ系の光デ
ィスクに使用する波長λ₂＝７９０ｎｍの入射光が異常
光に対応するように、波長λ₁と波長λ₂の入射光の偏光
方向を直交させることにより、波長λ₁の入射光に対し
ては回折格子として作用しないが、波長λ₂の入射光に
対しては回折格子として作用する波長選択性回折格子が
得られる。具体的には、格子深さｄ₁をｄ₁＝０．９２μ
ｍに形成することにより、波長λ₂＝７９０ｎｍの入射
光のみに対して０次光の透過率がほぼ７０％であり、±
１次回折光の回折効率がほぼ１０％となる波長選択性の
２波長用回折素子を実現できる。

【００８４】なお、例えば、この例３の構成の２波長用
回折素子２を光ヘッド装置に使用する場合、波長λ₁と
波長λ₂をそれぞれ出射する２つのレーザチップからな
る２波長用半導体レーザを搭載するには、一般に、半導
体レーザからの出射光は直線偏光であるため、各レーザ
チップを波長λ₁と波長λ₂の偏光方向が直交するよう
に、ベースにマウントすればよい。

【００８５】また、波長λ₁と波長λ₂の偏光方向が同一
方向にそろって出射する２波長用半導体レーザを用いる
場合には、２波長用半導体レーザと２波長用回折素子２
との間に、波長λ₁と波長λ₂のうちいずれか一方の波長
の光の偏波面を９０°回転し、他方の波長の光の偏波面
は回転しない位相板あるいは旋光子を配置すればよい。
例えば、波長λ₁＝６５０ｎｍの波長の光に対して５／
２波長板となる位相板を用いれば、波長λ₂＝７９０ｎ
ｍの波長の光に対してはほぼ４／２波長板となるので、
位相板を透過する波長λ₁の出射光の偏光方向は９０°
回転するが、波長λ₂の出射光の偏光方向は回転しな
い。したがって、これら波長λ₁および波長λ₂の出射光
は互いに直交する偏光方向となる。

【００８６】さらに、上記の位相板の代わりに、電圧印
加により偏光方向を０°と９０°での回転角度の切替え
ができる偏光方向切替え素子を用いてもよい。この場合
の構成としては、例えば、１対のガラス基板の各片面上
に透明電極および直交する配向膜を形成し、セル化させ
た後、ネマティック液晶を注入してツイステッドネマテ
ィック液晶素子を形成する。そして、この液晶素子の透
明電極間への電圧印加をオン・オフすると、入射光の直
線偏光方向を９０°回転させる偏光方向切替え素子が形
成できる。このような素子を半導体レーザとこの２波長
用回折素子２との間に配置すれば、例えば波長λ₁の波
長の光入射に対しては電圧をオフして偏光方向を変化さ
せず、波長λ₂の波長の光入射に対しては電圧をオンし
て偏光方向を変化させる偏光方向の切替えができる。

【００８７】「例４」例４は図４に示した第４実施形態
の具体例である。第１の透光性基板２１Ａに設けた回折
格子２１Ｂに加えて、位相板２１Ｃにも複屈折性材料で
形成された偏光性の回折格子２１Ｇを設ける。この場
合、回折格子２１Ｂと同一の常光屈折率ｎ_o＝１．５と
異常光屈折率ｎ_e＝１．６５を有する複屈折性材料を用
いるが、この複屈折性材料での常光屈折率方向が、回折
格子２１Ｂを形成する複屈折性材料での常光屈折率方向
と直交するように形成する。すなわち、ＤＶＤ系光ディ
スクで用いる波長λ₁の入射偏光に対して、回折格子２
１Ｂでは常光屈折率ｎ_oであるが、回折格子２１Ｇでは
異常光屈折率ｎ_eとなる。一方、ＣＤ系光ディスクで用
いる波長λ₂の入射偏光に対して、偏光性回折格子２１
Ｂでは異常光屈折率ｎ_eであるが、偏光性の回折格子２
１Ｇでは常光屈折率ｎ_oとなる。

【００８８】したがって、波長λ₂の入射偏光に対して
は、回折格子２１Ｇの凹凸部分と充填材２１Ｆとで屈折
率差がないので、位相差が生じることなく、回折格子と
して作用せずに直進透過する。一方、波長λ₁の入射偏
光に対しては、上記（６）式で示される位相差を発生
し、回折格子として作用する。具体的には、偏光性の回
折格子２１Ｇの格子深さｄ₂をｄ₂＝０．７８μｍとする
ことにより、波長λ₁＝６５０ｎｍの入射光のみに対し
て、０次光の透過率がほぼ７０％であり、±１次回折光
の回折効率がほぼ１０％となる波長選択性回折格子が得
られる。すなわち、異なる波長λ₁、λ₂の光に対しそれ
ぞれ回折機能を持った波長選択性の２波長用回折素子を
実現できる。

【００８９】この場合、図４（Ａ）に示すように、波長
λ₁の入射光に対しては、回折格子２１Ｇのみが回折作
用を及ぼし、一方、図４（Ｂ）に示すように、波長λ₂
の入射光に対しては、回折格子２１Ｂのみが回折作用を
及ぼし、それぞれ０次光および±１次回折光が生成され
る。したがって、このような構成の２波長用回折素子を
光ヘッド装置に搭載することにより、ＣＤ系およびＤＶ
Ｄ系の各光ディスクに対して、それぞれ独立に信号検出
用の３ビームを発生できるので、光利用効率の高い安定
した記録・再生信号の検出ができる。

【００９０】また、この例４では、前述した例２の２波
長用回折素子１（図２参照）と比較して、ＤＶＤ系の光
ディスクに用いる波長λ₁の入射光とＣＤ系の光ディス
クに用いる波長λ₂の入射光の０次光の透過効率および
±１次回折光の回折効率を、独立に、かつ、任意の値に
設定できるため、種々の光ヘッド装置の光学系構成に対
して容易に適用できる。

【００９１】「例５」例５は上述した例１〜４の２波長
用回折素子１、２において位相板の構成を変更した変形
例である。

【００９２】２波長用回折素子１、２において、位相板
１１Ｃまたは２１Ｃとして用いられる位相差発生機能を
有する有機物薄膜を２種類積層することにより、波長λ
₁＝６５０ｎｍと波長λ₂＝７９０ｎｍの双方の波長に対
してほぼ１／４波長板となる位相板を構成する（図示せ
ず）。

【００９３】具体的には、例えば、リターデーション値
が１８０ｎｍのポリカーボネート膜位相板Ｘと、リター
デーション値が３６０ｎｍのポリカーボネート膜位相板
Ｙとを各々の進相軸方向がほぼ６０°の角度をなすよう
に、接着剤で張り合わせて一体の積層位相板とする。す
なわち、この積層位相板を形成する際に、進相軸を位相
板Ｘと位相板Ｙのそれぞれの進相軸方向の中間の方向と
し、波長λ₁と波長λ₂の入射偏光方向に対して積層位相
板の進相軸が４５°の角度をなすようにして、ガラス基
板などの透光性基板に接着剤で固着する。

【００９４】このような構成の位相板を有する２波長用
回折素子を光ヘッド装置に搭載することにより、光ディ
スクの情報記録面で反射されて半導体レーザに入射する
波長λ₁と波長λ₂の戻り光は、偏光方向がいずれもレー
ザ出射光の偏光方向に対して直交するため、レーザ発振
状態に影響を及ぼさない。したがって、波長λ₁と波長
λ₂のいずれのレーザ光についてもレーザ発振強度の変
動が抑制され、安定した記録・再生ができる。

【００９５】「例６」例６は図５に示した第５実施形態
の具体例である。第１の透光性基板２１Ａの一面に、常
光屈折率ｎ_o＝１．５、異常光屈折率ｎ_e＝１．６５の複
屈折性材料を８段の階段形状に加工形成してなる偏光性
の回折格子２１Ｈを設ける。また、第２の透光性基板２
１Ｄに同じ複屈折性材料を凹凸矩形形状に加工形成して
なる偏光性の回折格子２１Ｇを設ける。ここで、回折格
子２１Ｈは常光偏光入射光に対して常光屈折率ｎ_oとし
て作用するが、回折格子２１Ｇは異常光屈折率ｎ_eとし
て作用するように複屈折性材料の配向軸方向が直交する
構成としている。次に、第１の透光性基板２１Ａと第２
の透光性基板２１Ｄを各偏光性の回折格子が形成された
側を対向させ、複屈折性材料の常光屈折率ｎ_o＝１．５
とほぼ等しい均一屈折率ｎ_sの充填材２１Ｆを回折格子
の凹部に充填させる。

【００９６】さらに、位相板２１Ｃとして位相差発生機
能を有する有機薄膜を用い、第１の透光性基板２１Ａの
片面に接着材２１Ｅで位相板２１Ｃが固定されている。
ここで、位相板２１Ｃは例１と同様にポリカーボネート
膜を延伸させることで複屈折膜を形成して位相差機能を
発生させている。位相板２１Ｃは、波長λ₁＝６５０ｎ
ｍの入射光に対する位相差が５πとなる複屈折とし、波
長λ₂＝７９０ｎｍの入射光に対する位相差はほぼ４π
となっている。さらに、第３の透光性基板２１Ｋに同じ
複屈折性材料を凹凸矩形形状に加工形成してなる偏光性
の回折格子２１Ｂを設ける。ここで、回折格子２１Ｂは
常光偏光入射光に対して常光屈折率ｎ_oとして作用する
複屈折性材料の配向軸方向としている。偏光性の回折格
子２１Ｂと回折格子２１Ｇは例４で説明した構成および
作用と同一である。回折格子２１Ｂの凹部には前記複屈
折性材料の常光屈折率ｎ_oとほぼ等しい均一屈折率ｎ_sの
充填材２１Ｉを充填させる。

【００９７】このような構成の２波長用回折素子２Ａに
波長λ₁の異常光偏光が入射すると、位相板２１Ｃ透過
後に偏波面が９０゜回転して常光偏光となり、回折格子
２１Ｈおよび回折格子２１Ｂでは回折されず、回折格子
２１Ｇのみで回折され０次光と±１次回折光が発生す
る。一方、波長λ₂の異常光偏光が入射すると、位相板
２１Ｃ透過後に偏波面は回転しないため異常光偏光のま
まで、回折格子２１Ｈおよび回折格子２１Ｇで回折さ
れ、回折格子２１Ｂでは回折されない。

【００９８】ここで、偏光性の回折格子２１Ｈの平均格
子ピッチを２８μｍとした場合、θ＝１．６゜光軸方向
が傾いて入射する波長λ₂の異常光偏光のほぼ８０％を
波長λ₁と同じ光軸方向に１次回折して偏向する偏向機
能層として作用する。すなわち、回折格子２１Ｈの形成
された面からほぼ３．６ｍｍ離れた面で、波長λ₁のレ
ーザ発光点と１００μｍ間隔を成して配置された波長λ
₂のレーザ発光点からの出射光を波長λ₁のレーザ発光点
からの出射光と同一軸に偏向する。

【００９９】また、格子ピッチが空間的に同一で直線状
の回折格子を用いた場合、１次回折光にはコマ収差等の
収差が発生するため、収差が生じないように１次回折光
に位相分布を付加するように面内の格子パターン形状が
空間的に分布したホログラム格子パターンを用いた。さ
らに、必要に応じて波長λ₁と波長λ₂の波長の相異に起
因した光学系の色収差を補正するホログラム格子パター
ンとしてもよい。また、偏光性の回折格子２１Ｂと回折
格子２１Ｇにより、例４と同様にＣＤ系およびＤＶＤ系
の各ディスクに対して、それぞれ独立に信号検出用の３
ビームを発生する。図５では偏光性の回折格子２１Ｈ、
回折格子２１Ｂ、回折格子２１Ｇ、位相板２１Ｃが一体
化された構成例を示したが、個別に各回折素子を作製し
た後組み合わせて用いてもよい。

【０１００】この例６では、前述した例４の２波長用回
折素子２（図４参照）と比較して、ＣＤ系およびＤＶＤ
系の各波長帯のレーザチップが互いの発光点間が離れて
配置された２波長用半導体レーザを用いた場合でも、偏
向機能層により一方の波長の大半の光が偏向され、結果
的に同一発光点から２波長の光が出射する光源装置とな
る。その結果、ＣＤ系光ディスクおよびＤＶＤ系光ディ
スクの信号を従来のように受光面積の小さな単一光検出
器で受光することができるため、光ヘッド装置の小型化
と高速応答が実現できる。

【０１０１】上述したように、本実施形態の２波長用回
折素子によれば、波面収差を劣化させることなく、特定
の波長に対して３ビーム以上を発生する回折格子機能
と、直線偏光の入射光を円偏光の出射光に変換する位相
板機能とを、単一のもので併せ持った光学素子が実現で
き、部品点数の削減による小型化を図れる。

【０１０２】また、本実施形態の２波長用回折素子を光
ヘッド装置に搭載することにより、光源に２波長用半導
体レーザを用いて構成でき、光学系および光源の構成を
簡略化できるため、装置の部品点数の削減および小型化
が実現できる。しかも、例えばＣＤ系光ディスクおよび
ＤＶＤ系光ディスクなどの複数種の光ディスクそれぞれ
への信号の記録・再生時において、光利用効率が高く、
しかも安定した信号検出ができ、高い記録・再生性能を
実現できる。

【０１０３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、２
波長用半導体レーザを光源として２つの波長帯の光によ
りＣＤ系光ディスクおよびＤＶＤ系光ディスクなどのよ
うな異種の光記録媒体への情報の記録・再生を行う際
に、安定した信号検出を行える２波長用回折素子および
それを用いた光ヘッド装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る２波長用回折素子
の構成を示すものであり、（Ａ）は一方の波長の入射光
の光路を示す模式図、（Ｂ）は他方の波長の入射光の光
路を示す模式図である。

【図２】本発明の第２実施形態に係る２波長用回折素子
の構成を示すものであり、（Ａ）は一方の波長の入射光
の光路を示す模式図、（Ｂ）は他方の波長の入射光の光
路を示す模式図である。

【図３】本発明の第３実施形態に係る２波長用回折素子
の構成を示すものであり、（Ａ）は一方の波長の入射光
の光路を示す模式図、（Ｂ）は他方の波長の入射光の光
路を示す模式図である。

【図４】本発明の第４実施形態に係る２波長用回折素子
の構成を示すものであり、（Ａ）は一方の波長の入射光
の光路を示す模式図、（Ｂ）は他方の波長の入射光の光
路を示す模式図である。

【図５】本発明の第５実施形態に係る２波長用回折素子
の構成を示すものであり、（Ａ）は一方の波長の入射光
の光路を示す模式図、（Ｂ）は他方の波長の入射光の光
路を示す模式図である。

【図６】本発明の第６実施形態に係る光ヘッド装置を示
す概略構成図である。

【図７】従来の光ヘッド装置の構成例を示す概略構成図
である。

【符号の説明】

１，２，２Ａ ２波長用回折素子 ３ ２波長用半導体レーザ ４ ビームスプリッタ ５ コリメータレンズ ６ 対物レンズ ７ 光ディスク（光記録媒体） ８ 光検出器 １１Ａ，２１Ａ，１１Ｄ，２１Ｄ，２１Ｋ 透光性基板
（ガラス基板） １１Ｂ，１１Ｇ 回折格子 １１Ｃ，２１Ｃ 位相板 １１Ｅ，２１Ｅ 接着剤 ２１Ｂ，２１Ｇ，２１Ｈ 偏光性の回折格子 ２１Ｆ，２１Ｉ 充填材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村川 真弘 福島県郡山市待池台１−８ 郡山西部第二 工業団地 旭硝子郡山電材株式会社内 Ｆターム(参考） 2H049 AA03 AA13 AA45 AA57 AA64 AA66 BA03 BA07 BA42 BB05 BB42 BB62 BC03 BC21 5D119 AA20 AA41 AA43 BA01 CA16 EC41 EC45 EC47 EC48 FA05 FA08 JA22 JA27 JA32

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】波長λ₁または波長λ₂（λ₁≠λ₂）の少な
   くとも一方の波長の光が入射する２波長用回折素子にお
   いて、前記一方の波長λ₁の入射光を透過するととも
   に、前記他方の波長λ₂の入射光を回折させる回折格子
   と、前記２つの波長λ₁または波長λ₂のうち少なくとも
   一方の波長の透過光の偏光状態を変化させる位相板とが
   一体化されたことを特徴とする２波長用回折素子。
2. 【請求項２】前記回折格子は、断面形状が周期的な凹凸
   状であり、凹部と凸部の透過光の位相差が波長λ₁また
   は波長λ₂のいずれか一方の透過光に対して２πである
   請求項１に記載の２波長用回折素子。
3. 【請求項３】前記回折格子は、第１の直線偏光方向の入
   射光に対しては回折格子として作用せず透過し、第１の
   直線偏光方向と直交する第２の直線偏光方向の入射光に
   対しては回折格子として作用する複屈折性材料からなる
   偏光性の回折素子である請求項１に記載の２波長用回折
   素子。
4. 【請求項４】前記位相板は、λ₁≦λ≦λ₂の関係にある
   波長λの直線偏光を円偏光に変換する機能を有する有機
   物薄膜である請求項１、２または３に記載の２波長用回
   折素子。
5. 【請求項５】前記位相板は、一方の直線偏光に対しては
   ２π・（ｍ₁−１／２）（ｍ₁は自然数）の位相差を、他
   方の直線偏光に対しては２π・ｍ₂（ｍ₂は自然数）の位
   相差を発生する有機物薄膜である請求項１、２または３
   に記載の２波長用回折素子。
6. 【請求項６】波長λ₁および波長λ₂の光を出射する光源
   と、波長λ₁および波長λ₂の光を光記録媒体に集光する
   対物レンズとを少なくとも備え、光記録媒体に情報の記
   録・再生を行う光ヘッド装置であって、前記光源と前記
   対物レンズとの間の光路中に、請求項１から５のいずれ
   かに記載の２波長用回折素子が設置されていることを特
   徴とする光ヘッド装置。