JP4314480B2 - 回折素子および光ヘッド装置 - Google Patents
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Description
本発明は、1枚の透明基板上に形成された周期的な凹凸部を備える回折素子であり、凸部は透明基板面に平行に配された光学多層膜からなっている。また凹部は無機物または無機物を主成分とする透明材料により充填されている回折素子である。すなわち、凹部は透明材料により埋められていて、凹部の上面と透明材料の上面の高さが一致していて、表面は平坦となっている。
または、凹部が透明材料により充填されていて、さらに凹部の上面が透明材料により覆われていてもよい。この場合も透明材料の表面は平坦となっている。
さらに、2枚の透明基板の間に上記の周期的な凹凸部が挟持されていてもよい。この場合も、凹部の上面と充填された透明材料の上面が一致していてもよく、また凹部の上面が透明材料により覆われていてもよい。
また、平坦化の手段としては、図3に示すように、透明な充填材2と同じ屈折率の接着剤(図示せず)を用いて、表面が平坦な透明基板6を積層してもよい。
また、前記透明な充填材の表面を平坦化させることで、前記表面の小さな凹凸により生じうる、不要な回折光または散乱光を無くすことができる。
前記回折素子に、さらに複屈折性を有する有機薄膜または複屈折性を有する無機材料からなる積層基板が積層されて構成されている回折素子とすることが好ましい。有機薄膜または複屈折性を有する無機基板は、透明基板側に配されていてもよいし、回折格子側に配されていてもよい。
また、複屈折性を有する有機薄膜または無機材料の積層基板4上に、積層基板4の保護、または平坦性向上のために、光学的に等方的な透明基板を積層してもよい(図示せず)。
また、前記透明基板が複屈折性を有する無機物基板からなる回折素子とすることが好ましい。
図6は、本発明の第3実施態様となる回折素子の概念的断面図であり、該回折素子は、複屈折性を有する無機物基板5に形成された光学多層膜からなる回折格子1と、回折格子1の凹部に充填された透明な充填材2からなる。
図8は、本発明の第4実施態様の光ヘッド装置を示す光学配置図であり、例えば本発明の回折素子31を搭載した場合について説明する。第4実施態様の光ヘッド装置は光記録媒体であるDVD37およびCD38の情報の記録・再生を行うCD/DVD互換光ヘッド装置であって、DVD用の波長λ1およびCD用の波長λ2の光波を出射する2波長光発振半導体レーザ32とビームスプリッタ33との間に、本発明の回折素子31を備えている。
本実施例は図1に示す第1実施態様の回折素子の具体例である。ガラス製の透明基板3の表面に、真空蒸着で石英(SiO2)と酸化チタン(TiO2)からなる光学多層膜を成膜して、フォトリソグラフィとエッチングの技術により矩形状の回折格子1を形成した。
さらに、0次回折効率と+1次回折効率との比に関して、室温から100℃までの温度依存性を調べたところ、その比(0次/+1次)は14±2の間にあり、回折効率の温度変動が実用上充分に小さい回折素子を得ることができた。
本実施例は図3に示す第1実施態様の回折素子の具体例である。図中下側の面に反射防止膜を施したガラス製の透明基板3の図中上側の面に、真空蒸着で石英(SiO2)と酸化チタン(TiO2)からなる表2に示す9層構造の光学多層膜を成膜する。次に、前記光学多層膜をフォトリソグラフィとエッチングの技術により矩形状の回折格子1に加工する。
すなわち、本実施例の回折素子によると、660nmと780nmの異なる波長の光波に対する回折効率を一致させることができる。
本実施例は図3に示す第1実施態様の回折素子の具体例の一つである。図中下側の面に反射防止膜を施したガラス製の透明基板3の図中上側の面に、真空蒸着で石英(SiO2)と5酸化タンタル(Ta2O5)からなる表3に示す41層構造の光学多層膜を成膜する。次に、前記光学多層膜をフォトリソグラフィとエッチングの技術により矩形状の回折格子1に加工する。次に、回折格子1の凹部に透明な充填材2として、屈折率の温度依存性が100×10−6/℃以下となる、例えばポリシラザンにアクリル樹脂と酸化チタンを混合し、波長660nmの光波に対し屈折率が1.53になるように調整したものを充填し硬化する。さらに、図中上側の面に反射防止膜を施したガラス製の透明基板6を回折格子1の上に接着剤で接着する。
例えば、本実施例の回折素子および光源である半導体レーザを含む系の温度が上昇(または下降)するとき、半導体レーザの温度上昇(または下降)に伴う発振波長の変化による回折効率の変動と、本実施例の回折素子を構成する材料による回折効率の変動を相殺することができる。すなわち、本実施例の回折素子と光源を含む系において、実効的に回折効率の温度変動を略ゼロに抑えることができる。
2、14、15:充填材
3、6:透明基板
4:積層基板
5:無機物基板
13:透明基板
31:回折素子
32:2波長光発振半導体レーザ
Claims (6)
- 光源と、
前記光源から出射する光波を光記録媒体に集光する対物レンズと、
集光されて前記光記録媒体により反射された前記光波を検出する光検出器と、を備え、前記光記録媒体の情報の記録および再生を行う光ヘッド装置において、
前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に回折素子を備え、
前記回折素子は、少なくとも1枚の透明基板上に形成された周期的な凹凸部を有し、
前記凹凸部の凸部は、前記透明基板面に平行に配された光学多層膜からなり、前記凹部は透明な充填材からなり、前記充填材上面が前記凸部上面に一致して平坦であるか、または前記凸部上面を覆って前記充填材上面が平坦であり、
前記光学多層膜の屈折率の温度依存性と、前記充填材の温度依存性との差が100×10 −6 /℃以下であり、
前記回折素子は、前記回折素子の温度が上昇するとき、所定の波長の光波に対する0次光の回折効率が小さくなり、かつ、前記所定の波長より長い波長の光が入射するとき、0次光の回折効率が大きくなることを特徴とする光ヘッド装置。 - 前記充填材は、無機物または無機物を主成分とする透明材料からなる請求項1に記載の光ヘッド装置。
- 前記光源は、波長λ 1 の光波と波長λ 2 (λ 1 <λ 2 )の光波を出射し、前記所定の波長は前記波長λ 1 である請求項1または請求項2に記載の光ヘッド装置。
- 前記波長λ 1 はDVD用の660nmであり、前記波長λ 2 はCD用の780nmである請求項3に記載の光ヘッド装置。
- 前記回折素子は、さらに複屈折性を有する有機薄膜または複屈折性を有する無機材料からなる積層基板が積層されて構成されている請求項1〜4いずれか1項に記載の光ヘッド装置。
- 前記透明基板は、複屈折性を有する無機物基板からなる請求項1〜4いずれか1項に記載の光ヘッド装置。
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