JP5146317B2 - 回折素子およびこれを備えた光ヘッド装置 - Google Patents

Description

本発明は、光を回折する回折素子およびこの回折素子を備えてＣＤ、ＤＶＤなどの光記録媒体（以下「光ディスク」という。）に対して情報の記録または再生を行う光ヘッド装置に関する。

従来、この種の光ヘッド装置に用いられる回折素子には、レーザ光源の出射光を主ビームと２つの副ビームとを含む３ビームに分割するものがあり、副ビームはトラッキングの制御に使用される。この用途では、回折素子は通常はプラスチックやガラスなどの材料を周期的な凹凸形状に加工されたものであり、凹凸の深さは数百ｎｍ程度である。ここで例えば、凹凸形状の凹部が空気、凸部がガラスからなる回折素子では、回折効率の温度依存性は十分に小さく実用上問題にならない。

一方、近年複数の発振波長の半導体レーザを一体形成する技術により、６６０ｎｍ帯（ＤＶＤ用）及び７８５ｎｍ帯（ＣＤ用）の２波長の半導体レーザを１パッケージ化した、いわゆるツインＬＤが製品化されており、ツインＬＤを用いた光ヘッド装置においては、各波長のレーザ光の光路の一部を共通化することによって、装置の部品点数を削減することが期待されている。共通化された光路中で使用することを想定して、回折効率の波長選択機能を付加した回折素子が提案されている（例えば特開２００４−３４２２９５号公報参照）。

上記公報によれば、例えばツインＬＤ用のＤＶＤ波長選択回折素子は、周期的な凹凸形状の凸部が２つの波長における透過位相を制御するための光学多層膜からなり、凹部が透明な材料で充填され、回折効率の波長選択性が得られるようになっている。この回折素子の場合、凹凸の深さすなわち格子の深さは約５μｍとなる。

しかしながら上記公報に示されたものは、格子を形成する凸部が無機材料からなる光学多層膜によって形成され、かつ凹部が有機材料によって形成される構造である場合には、凸部と凹部とにおける屈折率の温度変化率が互いに大きく異なるので、系の温度に依存して回折効率が変化しやすいという課題がある。

よって本発明の目的は、回折効率の温度依存性を従来のものよりも低減することができる回折素子およびそれを備えた光ヘッド装置を提供することである。

なお本明細書において凹部とは回折素子の作製の過程において凹部となる部分をいう。この凹部は最終的な形態においては、有機材料または無機材料によって充填され平坦になるので、凹部と凸部の形状上の区別はないが、以下の説明では回折素子の作製の過程における凹部および凸部を用いて説明する。

上記の目的を達成するため、本発明によれば、回折素子であって、
透明基板と、
第１の透明材料を含む第１の層と第２の透明材料を含む第２の層を有して前記透明基板の少なくとも一方の主面上に設けられ、互いに平行に第１方向に延設されると共に該第１方向と直交する第２方向に周期的に配列された複数の凸部を有する格子部と、
第３の透明材料を含む第３の層により、少なくとも前記複数の凸部の間を充填する充填部とを具備して成り、
前記第１の透明材料の屈折率の温度変化率をα_Ａ、前記第２の透明材料の屈折率の温度変化率をα_Ｂ、前記第３の透明材料の屈折率の温度変化率をα_Ｃとしたときに、α_Ａ＜α_Ｃ＜０かつ｜α_Ｃ｜＞｜α_Ｂ｜の関係を満足するものが提供される。

この構成により、第１〜３の透明材料の屈折率の温度変化率の差異を利用して、温度変化に対する回折効率をほぼ一定に保つことができるので、回折効率の温度依存性を従来のものよりも低減することができる。

前記第２の層は、光学多層膜としてよい。

この構成により、光学多層膜が有する回折効率の波長選択性を利用して、所定波長の光を回折することができ、その回折効率の温度依存性を従来のものよりも低減することができる。

前記第１の層の厚さは、前記格子部における透過位相差の温度変化量と、前記充填部における透過位相差の温度変化量とが同一となる厚さとなるように選ばれている構成としてよい。

この構成により、回折効率の温度依存性を従来のものよりも低減することができる。

本発明によれば、光ヘッド装置であって、
互いに異なる２つの波長の光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を光記録媒体上に集光する対物レンズと、
前記光記録媒体により反射された光を検出する光検出器と、
前記光源と前記対物レンズとの間の光路上に配置された上記の回折素子とを具備して成るものも提供される。

この構成により、回折素子が温度変化に対する回折効率をほぼ一定に保つので、本発明の光ヘッド装置は、温度変化が発生した場合であっても安定したトラッキング制御を行うことができる。

本発明の実施形態に係る回折素子の概念的な構成を示す断面図である。 比較例の回折素子における回折効率比の温度特性を示すグラフである。 図１の回折素子における回折効率比の温度特性を示すグラフである。 図１の回折素子における回折効率比の温度特性であって、第１の層の厚さを変えたものを示すグラフである。 図１の回折素子における第１の層の厚さが１．７０μｍである場合の、光の波長に対する回折効率比を示すグラフである。 図１の回折素子における第１の層の厚さが１．２６μｍである場合の、光の波長に対する回折効率比を示すグラフである。 図１の回折素子における第１の層の厚さが１．０５μｍである場合の、光の波長に対する回折効率比を示すグラフである。 図１の回折素子において１．７０μｍを１に正規化して第１の層の厚さを変化させたときの回折効率比の変化率の特性を示すグラフである。 図１の回折素子を備えた光ヘッド装置の概念的な構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を用いて詳細に説明する。なお本発明に係る回折素子を、ＣＤやＤＶＤなどの記録または再生に用いられる光を回折するものに適用した例を挙げて説明する。

先ず図１を参照しつつ、本実施形態における回折素子の構成について説明する。

本実施形態における回折素子１０は、透明性を有する透明基板１と、光を回折する回折格子２と、回折格子２に対向配置されたカバーガラス基板３と、回折格子２とカバーガラス基板３とを接着する接着層４と、透明基板１およびカバーガラス基板３に設けられた反射防止膜５とを備えている。なお以下の記載において、透明基板１からカバーガラス基板３に向かう方向を上方向、その逆方向を下方向と定義し、各構成部品の上方向側にある面を上面、下方向側にある面を下面という。

透明基板１は、例えばガラス、石英ガラス、プラスチック等の基板で構成されている。なお透明基板１の表面をフラットに加工することにより透過波面収差を小さくできて好ましい。

カバーガラス基板３は、例えばガラスやプラスチックなどの透明材料で構成され、回折格子２の上面に対して一定の間隔で対向配置されている。なおカバーガラス基板３の表面をフラットに加工することにより透過波面収差を小さくできて好ましい。

なお透明基板１の屈折率とカバーガラス基板３の屈折率とが実質的に一致するように、透明基板１およびカバーガラス基板３の材料を選択するのが好ましい。

また、カバーガラス基板３及び透明基板１の一方または両方を、他の光学素子と共用する構成とすることもできる。他の光学素子としては、波長板、本発明とは別の回折格子、偏光性回折格子、液晶を用いた光学素子などが挙げられる。この構成による回折素子は、他の光学素子と積層一体化されることにより、光学系の部品点数が減って単純化されるので、光ヘッド装置に適用した場合は光学系の調整が容易になるので好ましい。

接着層４は、回折格子２の上面とカバーガラス基板３の下面との間の空間に設けられている。接着層４の材料を、カバーガラス基板３と屈折率の値が近い材料にする事により、界面反射損失を低減できるので好ましい。なお接着層４の材料として、後述する回折格子２の第１の層６を構成する第１の透明材料を用いてもよい。また、接着層４を形成せずに、回折格子２とカバーガラス基板３とを直接接合させた構成としてもよく、あるいはまた、カバーガラス基板３を他の素子の基板と共用する構成としてもよい。

反射防止膜５は、透明基板１の下面およびカバーガラス基板３の上面に、例えば蒸着法により成膜形成されている。反射防止膜５を設けることにより、ＣＤやＤＶＤなどの記録や再生に用いられる光の界面反射によるロスを抑え、入射光に対する回折光の強度を高めることができて好ましい。なお反射防止膜５を形成しない構成としてもよい。

回折格子２は、第１の透明材料からなる第１の層６と、光学多層膜からなる第２の層７と、第３の透明材料からなる第３の層８とを備えている。第２の層７は、透明基板１の上面に透明基板１上に成膜された複数の層からなり、更に第２の層７の最上層の上面には第１の層６が平行に形成されており、第１の層６および第２の層７の２層が全体として回折格子２の凸部（格子部）を形成している。一方、回折格子２の凹部は第３の透明材料によって凸部と同じ高さになるよう形成されている（充填部）。すなわち、第３の層８の厚さは、第１の層６の厚さと第２の層７の厚さとの和である。

なお以下の説明において、第１の透明材料および第３の透明材料の使用波長λ_１における屈折率をそれぞれｎ_Ａおよびｎ_Ｃとし、第２の層７の全体としての屈折率をｎ_Ｂとする。また第１、第２および第３の透明材料の屈折率の温度変化率をそれぞれα_Ａ、α_Ｂおよびα_Ｃ（／℃）とし、第１の層６、第２の層７および第３の層８の厚さをそれぞれｄ_Ａ、ｄ_Ｂおよびｄ_Ｃとする。

ここで第２の層７に垂直に入射し透過して出射する波長λ_１の光に対する透過位相をφ_１（ラジアン）とすると、第２の層７の全体としての屈折率ｎ_Ｂは（φ_１・λ_１）／（２π・ｄ_Ｂ）と考えることができる。

第１の層６と、凹部に充填されて形成された第３の層８とは、常温（２５〜３０℃）における両者の屈折率が実質的に一致するように、第１の透明材料および第３の透明材料を選択する。本実施形態においては、ｎ_Ａ＝ｎ_Ｃ＝１．５３４である。

第１の透明材料および第３の透明材料は、固体または液体からなり、無機材料でも有機材料でもよく、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、含フッ素芳香族ポリマー材料などが用いられる。α_Ａ、α_Ｂおよびα_Ｃの間に、α_Ａ＜α_Ｃ＜０かつ｜α_Ｃ｜＞｜α_Ｂ｜の関係が成り立つように、第１の透明材料および第３の透明材料を選択することにより、温度変化に対する回折効率の変化を小さく抑えることができる。本実施形態においては、第１の透明材料としてアクリル系ポリマー、第３の透明材料として含フッ素芳香族ポリマーを用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお第１の透明材料および第３の透明材料の形成方法としては、例えば液状の場合はスピンコート後に硬化処理を行う成膜方法が挙げられる。また、第１の透明材料として重合性アクリル樹脂を用いて、各第３の層８の間の第２の層７の上部を充填するとともに第３の層８の上面も被覆して重合させ、第１の透明材料により接着層４を形成して、回折格子２とカバーガラス基板３とを接着した構成としてもよい。

第２の層７の材料としてはＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ、ＺｒＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３などの無機物材料を用いることができる。第２の層７の形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法などを挙げることができる。

次に、第２の層７の具体的な構成について設計例を表１に示す。なお表中の「層」は透明基板１の上面からの積層順を示し、透明基板１の上面に最も近い層を第１層としている。本設計例は、低屈折材料にＳｉＯ_２薄膜（屈折率１．４６９）、高屈折率材料にＴａ_２Ｏ_５薄膜（屈折率２．１７２）を用いた４１層、総厚さ４９７８ｎｍの光学多層膜である。透過光の透過位相の変調から前述のように求めた、波長λ_１の光に対するこの光学多層膜の屈折率ｎ_Ｂは１．５１８である。

波長λ_１（６６０ｎｍ）の光が入射すると、回折格子２の凸部と凹部との間に屈折率の差による透過位相差が生じ、回折格子２は、１次の回折効率が約５．４％、０次の回折効率（透過光の透過率）が約８６．４％、回折効率比（０次／１次）が約１６の回折格子として機能する。一方、波長λ_２（７８５ｎｍ）の光に対しては１次の回折効率は、わずかに０．４％程度となり、回折格子２は、波長λ_２の光をほぼ全透過させる回折格子として機能する。

次に、系の温度が上昇したときの回折効率について説明する。第１の層６および第３の層８は、常温における屈折率はともに約１．５３４であるが、常温から８０℃まで温度が上昇するときの屈折率の温度変化率が異なる。本実施形態において用いたアクリル系ポリマー、含フッ素芳香族ポリマーの屈折率の温度変化係数はそれぞれ−４×１０^−４（／℃）、−１×１０^−４（／℃）である。また、第２の層７の屈折率の温度変化率の絶対値は、第１の層６および第３の層８に対して十分小さいので、ここでは略ゼロとして説明する。

上記の温度範囲で系の温度が上昇するとき、波長λ_１の光の回折効率がほぼ一定に保たれるようにするためには、第１の層６および第２の層７からなる回折格子２の凸部における透過位相差の温度変化量と、第３の層８からなる回折格子２の凹部における透過位相差の温度変化量とが同一であればよい。したがって、α_Ａ×ｄ_Ａ＋α_Ｂ×ｄ_Ｂ＝α_Ｃ×（ｄ_Ａ＋ｄ_Ｂ）となるように、ｄ_Ａを設定すればよい。本実施形態においては、ｄ_Ａ＝１．７μｍとなる。この構成により、本実施形態における回折素子１０は、波長λ_１の光に対し、常温から８０℃までの範囲において回折効率をほぼ一定に保つことができる。なお前述の「同一」とは、凸部および凹部における透過位相差の温度変化量が完全に一致することのみを限定していうものではなく、使用上ほぼ同一と見なせればよい。

また、実際の光ヘッド装置における温度上昇を考慮して、次のように回折効率の温度変化をさらに低減することができる。すなわち、光ヘッド装置の光源として用いられる半導体レーザの発振波長は、系の温度上昇に伴って長波長側にシフトする特性がある。系の温度上昇によるレーザ発振波長が０．２ｎｍ／℃の割合でシフトすると、常温で波長６６０ｎｍのレーザ発振波長は、８０℃では約６７０ｎｍにシフトする。

一方、上述の構成の回折格子は回折効率の波長依存性を有し、波長λ_１より長波長ほど０次回折光／１次回折光の強度比である回折効率比が低下する。そのため、波長λ_１の光に対する回折格子の回折効率が温度変化に対して一定に保たれても、入射光の波長がシフトすると、回折効率比が低下する。

そこで、α_Ａ×ｄ_Ａ＋α_Ｂ×ｄ_Ｂ＝α_Ｃ×（ｄ_Ａ＋ｄ_Ｂ）を満たすｄ_Ａに対し、更に光ヘッド装置において温度が変化したときにシフトしたレーザ発振波長に対して同等の回折効率比が得られるようｄ_Ａを微調整する。すなわちこの目的では、後述するように常温で前述の式を満足するｄ_Ａの値に対して約６０〜約９０％とした値とすることが好ましい。その結果、光源から出射された光に対する回折効率比を、系の温度に関わらず一定とすることができて好ましい。なおｄ_Ａの微調整に代えてα_Ａを微調整してもよい。また、ｄ_Ａおよびα_Ａの少なくとも一方を微調整することとしてもよい。

次に、本発明に係る回折素子１０の具体的な製造方法について、図１を参照しながら詳細に説明する。なお以下に記載する材料や製法は一例であり、本発明はこれらに限定されるものではない。

本実施形態における回折素子１０では、反応性スパッタリング法により、表１に示した光学多層膜を透明基板１上に成膜する。その後、フォトリソグラフィおよびドライエッチングの技術を用いて、光学多層膜からなり、周期的かつ互いに平行に形成された一方向に伸張する凸部を設ける。その結果生じた凹凸構造の周期は、回折格子２の格子ピッチに相当し、本実施形態では２０μｍ、デューティは０．５としている。また、ドライエッチングは透明基板１の表面が露出した段階で止めて、ほぼ光学多層膜のみで凹凸形状を構成するようにする。この工程により第２の層７が形成される。

次いで、第２の層７の上面に、第３の透明材料である含フッ素芳香族ポリマー材料をスピンコート法により塗布し、焼成して凹部を充填する。このとき、凹部を充填するのみではなく、凸部の上面をさらに３μｍの厚みで覆って全体が平坦となるよう被覆する。

続いて、第２の層７の上面全体を被覆している第３の透明材料の表面を、フォトリソグラフィおよびドライエッチングの技術により加工し、第２の層７上の第３の透明材料を除去する。その後、第３の透明材料が除去された凹みを充填するとともに第３の透明材料上を覆うように第１の透明材料を塗布し、カバーガラス基板３を積層した後、固化させて接着する。この工程により第１の層６および第３の層８が形成される。

そして、透明基板１の下面およびカバーガラス基板３の上面に、使用波長における反射防止膜５を形成することにより、回折素子１０が得られる。

次に、本実施形態における回折素子１０の回折効率比の温度特性について図２Ａ〜２Ｃを用いて説明する。

これらの図において、黒丸印は、各例の回折格子の波長６６０ｎｍの光に対する回折効率比の温度特性比を、黒三角印は、それぞれの回折格子の波長６７０ｎｍの光に対する回折効率比の温度特性を、白丸印は、各温度での光の波長を、２５℃からの温度差に応じて０．２ｎｍ／℃長波長側にシフトさせた波長としたときの、各例の回折格子の回折効率比の温度特性を示す。

図２Ａに示す温度特性は、本発明の回折素子における回折効率比の温度特性を説明するための比較例のものであり、第１の層を形成していない。本例では、温度が常温から８０℃まで上昇したときに、光の波長が６６０ｎｍで一定の場合には回折効率比が１８から３６へと１００％増加し、光の波長が温度上昇とともに６６０ｎｍから６７０ｎｍにシフトした場合には１８から２２へと２２％増加し、大きな回折効率比の変化が生じる。

図２Ｂに示す温度特性は、本発明の回折素子１０のものであり、光の波長が６６０ｎｍで一定の場合には回折効率比が１５．９から１６．０へと変化幅が１％以下であって実質的に変化はなく、光の波長が６６０ｎｍから６７０ｎｍにシフトした場合でも１５．９から１３．５へと１５％の減少に抑えられる。

図２Ｃに示す温度特性は、本発明の回折素子１０のものであって、且つ後述するように系の温度上昇を考慮して第１の層の厚さを調整したものであり、光の波長が６６０ｎｍで一定の場合には回折効率比が１４．９から１７．５へと＋１７％変化し、図２Ｂの例に比べて変化幅は大きくなるが、変化幅は２０％以下に抑えられる。一方、温度上昇とともに光の波長が６６０ｎｍから６７０ｎｍにシフトした場合には変化幅は１％以下と実質的に変化しない。

図２Ｂに示したように、本発明の回折素子１０によれば、回折格子２は、第１の透明材料からなる第１の層６と、光学多層膜からなる第２の層７と、第３の透明材料からなる第３の層８とを備え、第１、第２および第３の透明材料の屈折率の温度変化率をそれぞれα_Ａ、α_Ｂおよびα_Ｃとしたときに、α_Ａ＜α_Ｃ＜０かつ｜α_Ｃ｜＞｜α_Ｂ｜である構成としたので、第１、第２および第３の透明材料の屈折率の温度変化率の差異を利用して、温度変化に対する回折効率をほぼ一定に保つことができ、回折効率の温度依存性を従来のものよりも低減することができる。

また図２Ｃに示したように、第１の層６の厚さｄ_Ａを調整することにより、回折効率の温度特性を容易に補正し、温度により波長がシフトしても回折効率比を一定とすることが可能である。

具体的に、第１の層６の厚さｄ_Ａを変化させたときの回折効率比の変化のシミュレーション結果を図３Ａ〜３Ｃに示す。これらの図はｄ_Ａがそれぞれ異なる寸法において、温度２５℃で６６０ｎｍの波長の光に対して回折効率比（０次／１次）が１６となるように設計したものである。回折効率比は系の温度変化に対して一定であることが要求され、２５〜８０℃の温度範囲内で回折効率比の変化幅が±１０％以内であれば光ディスクへ到達する光量も安定するので好ましい。図３Ａは、第１の層６に使用する材料の温度変化係数α_Ａの特性を考慮してｄ_Ａ＝１．７０μｍとしたときの波長に対する回折効率比の変化を表すグラフであり、温度変化に関わらず同じ波長の光で同程度の回折効率比が得られるようにしたものである。図３Ａでは、例えば光の波長が６６０ｎｍで一定であれば回折効率比も一定ではあるが、系の温度上昇によって８０℃となって光の波長が約６７１ｎｍと長波長側にシフトすると、回折効率比の変化は約−１８％となる。

図３Ｂは、第１の層６の厚さｄ_Ａ＝１．２６μｍとしたときの波長に対する回折効率比の変化を表すグラフである。図３Ｂでは、系の温度上昇によって８０℃となって光の波長が６７１ｎｍと長波長側にシフトしても回折効率比は１６であるので、回折効率比の変化は０％と一定となる。図３Ｃは、第１の層６の厚さｄ_Ａ＝１．０５μｍとしたときの波長に対する回折効率比の変化を表すグラフである。図３Ｃでは、系の温度上昇によって８０℃となって光の波長が約６７１ｎｍと長波長側にシフトすると、回折効率比の変化は約＋１０％となる。

このように、第１の層６の厚さを一定の温度および一定の光の波長で回折効率比が略等しいｄ_Ａ＝１．７０μｍに対して小さい厚さに設定することで、光の波長が長波長側にシフトした場合の回折効率比の変化を低減させることができ、系の温度変化に対して安定した回折効率比を得ることができる。図４にｄ_Ａの値を変化させたときの回折効率比の変化率を示したシミュレーション結果のグラフを示す。横軸にｄ_Ａの値を１．７０μｍを基準に正規化した数値を示し、縦軸には波長が６６０ｎｍ〜６７１ｎｍ（２５℃〜８０℃）における回折効率比の変化率を示すものである。図４より、回折効率比の変化率が±１０％以内を満たすためには、ｄ_Ａ＝１．７０μｍに対する厚さの比率が、０．６２〜０．８８の範囲であり、約０．６〜約０．９の厚さの比率であると安定した回折効率比が得られ好ましいことが判る。

このように系の温度変化によって長波長側にシフトする光の波長を考慮して回折効率比を調整することができるので、本実施形態における回折素子１０は、例えば光ヘッド装置において３ビームを発生させる回折素子として好ましく用いることができる。

次に本実施形態における回折素子１０を光ヘッド装置に適用した場合について図５を参照しつつ説明する。

図５に示すように、本実施形態における光ヘッド装置２０は、互いに異なる波長のレーザ光線を出射する光源２１と、入射光を回折する回折素子１０と、入射光を光ディスク２５または光検出器２６に導くビームスプリッタ２２と、入射光を平行光に変換するコリメータレンズ２３と、光ディスク２５に集光する対物レンズ２４と、光ディスク２５からの再生光を検出する光検出器２６とを備えている。

光源２１は、例えば、ＤＶＤ用の波長λ_１（６６０ｎｍ）およびＣＤ用の波長λ_２（７８５ｎｍ）の光を出射する２波長光発振半導体レーザで構成されている。

回折素子１０は、前述の図２Ｂの温度特性を有する構成であり、波長λ_１のレーザ光を回折せず透過した光（０次回折光）と、波長λ_１のレーザ光を回折した光（±１次回折光）とを含む３ビームをビームスプリッタ２２に出力するようになっている。なお回折素子１０の配置場所としては、図５に示された位置に限定されず、光源２１と対物レンズ２４との間の光路中に配置してあればよい。

ビームスプリッタ２２は、透光性を有する材料、例えばガラスやプラスチックなどで構成され、回折素子１０からの３ビーム光を透過し、光ディスク２５からの再生光を反射する反射面を備えている。

コリメータレンズ２３は、透光性を有する材料、例えばガラスやプラスチックなどで構成され、入射されたレーザ光を平行光に変換するようになっている。

対物レンズ２４は、例えば所定のＮＡ（開口数）を有するプラスチック製のレンズで構成され、入射された光を光ディスク２５の記録層に集光し、記録層からの反射光を捕捉するようになっている。

光検出器２６は、例えばレンズやフォトダイオードなどを含み、ビームスプリッタ２２の反射面によって反射された光ディスク２５からの再生光を電気信号に変換するようになっている。

本実施形態における光ヘッド装置２０は、前述のように構成されているので以下のように動作する。すなわち、光源２１によって、波長λ_１、λ_２の光が回折素子１０に出射され、回折素子１０によって波長λ_１の光が主ビームと２つの副ビームを含む３ビームに分割される。波長λ_２の光は、回折素子１０によって回折されず直進透過される。この３ビームの光は、ビームスプリッタ２２、コリメータレンズ２３を透過し、対物レンズ２４により光記録媒体である光ディスク２５に集光される。光ディスク２５によって反射された光は、対物レンズ２４、コリメータレンズ２３の順に戻り、ビームスプリッタ２２の反射面で反射されて光検出器２６によって検出される。検出された波長λ_１の副ビームはトラッキングの制御に使用される。

上記の光ヘッド装置２０によれば、波長λ_１の光に対し、回折効率の温度依存性を従来のものよりも低減することができる本発明の回折素子１０を備えるので、温度変化が発生した場合であっても安定したトラッキング制御を行うことができる。

以上のように、本発明に係る回折素子は、回折効率の温度依存性を従来のものよりも低減することができるという効果を有し、光を回折する回折素子およびこの回折素子を備えて光ディスクに対して記録または再生を行う光ヘッド装置等として有用である。

Claims (4)

1. 回折素子であって、
   透明基板と、
   第１の透明材料を含む第１の層と第２の透明材料を含む第２の層を有して前記透明基板の少なくとも一方の主面上に設けられ、互いに平行に第１方向に延設されると共に該第１方向と直交する第２方向に周期的に配列された複数の凸部を有する格子部と、
   第３の透明材料を含む第３の層により、少なくとも前記複数の凸部の間を充填する充填部とを具備して成り、
   前記第１の透明材料の屈折率の温度変化率をα_Ａ、前記第２の透明材料の屈折率の温度変化率をα_Ｂ、前記第３の透明材料の屈折率の温度変化率をα_Ｃとしたときに、α_Ａ＜α_Ｃ＜０かつ｜α_Ｃ｜＞｜α_Ｂ｜の関係を満足する。
2. 請求項１に記載の回折素子であって、
   前記第２の層は、光学多層膜である。
3. 請求項１または２に記載の回折格子であって、
   前記第１の層の厚さは、前記格子部における透過位相差の温度変化量と、前記充填部における透過位相差の温度変化量とが同一となる厚さとなるように選ばれている。
4. 光ヘッド装置であって、
   互いに異なる２つの波長の光を出射する光源と、
   前記光源から出射された光を光記録媒体上に集光する対物レンズと、
   前記光記録媒体により反射された光を検出する光検出器と、
   前記光源と前記対物レンズとの間の光路上に配置された請求項１から３の何れか１項に記載の回折素子とを具備して成る。

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