(57)【要約】【課題】複数層光ディスクの再生時にクロストークを低減する光ヘッド装置を提供する。【解決手段】光源から出射する光を光ディスクの情報記録面で反射し光検出器に導く光ヘッド装置において、光ディスクから光検出器までの光路中に遮光素子を設ける。遮光素子は、複数の小領域に分割され、対物レンズのレンズシフトの方向にともなって移動できるように遮光領域３３ａ、３３ｂの位置を変えられるように、液晶層と電極を有する各小領域に印加する電圧を独立に制御できるような構成とする。これにより、レンズシフトによって光検出器上に迷光が到達する位置がずれても、迷光と信号光とが重なって到達させないようにできクロストークが低減され、再生精度が安定した光ヘッド装置を提供できる。【選択図】図３
2010009690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの出射光を光ディスクの情報記録面上に集光させる対物レンズと、前記光ディスクの情報記録面で反射された信号光を検出する光検出器とを備える光ヘッド装置であって、
前記光ディスクと前記光検出器との間の光路中に少なくとも一つの遮光素子が配置され、
前記遮光素子は、光が入射する面において入射する光量に対して前記光検出器の方向に出射する光量の割合で示される透過率を変化させることができる透過率可変領域と、透過率ＴＦの透過率固定領域からなり、
前記透過率固定領域の外縁は、前記透過率可変領域の外縁と接しない外側にあるかまたは、前記透過率可変領域の外縁と一部接する外側にあり、
前記透過率可変領域は、透過率を独立して変化させることができる複数の小領域に分割され、
前記小領域は、電気的に透過率を変化させることができる電気光学材料からなる電気光学材料層および前記電気光学材料に電圧を印加する電極を有し、
前記電気光学材料に印加する電圧の大きさを制御する電圧制御装置によって、隣り合う２つの前記小領域の透過率が互いに異なる組合せの数を少なくとも１つ発現させ、
前記透過率可変領域のうち透過率が最大となる前記小領域の透過率をＴＭＡＸとするとき、ＴＦ≧ＴＭＡＸである光ヘッド装置。
【請求項２】
前記透過率ＴＭＡＸより小さい透過率を有する前記小領域からなる１つの閉じた領域を遮光領域とするとき、１つの前記透過率可変領域は、前記遮光領域を１つ含む請求項１に記載の光ヘッド装置。
【請求項３】
前記遮光領域を構成する各小領域が互いに同じ透過率を有する請求項２に記載の光ヘッド装置。
【請求項４】
前記遮光領域を構成する各小領域の透過率が実質的に０である請求項３に記載の光ヘッド装置。
【請求項５】
前記遮光領域は、前記対物レンズのレンズシフトにともなって、前記遮光素子に入射する前記信号光が前記遮光素子面を移動する方向を第１の方向とするとき、同じ平面形状で前記第１の方向と平行に移動できるように前記小領域の形状が施されて構成される請求項２〜４いずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項６】
前記遮光領域は前記第１の方向にＮ個の前記小領域を有し（Ｎ≧３の整数）、前記遮光領域のいずれか一方の前記第１の方向の端部に位置する前記小領域を基準として、小領域Ａ１、…、小領域ＡＸ、…、小領域ＡＮとし（２≦Ｘ≦Ｎ−１、を満たす整数）、Ｎ個の前記小領域の透過率をそれぞれＴ１、…、ＴＸ、…、ＴＮとするとき、
１つの前記遮光領域に対して、前記小領域ＡＸのうち最小値となる透過率ＴＭＩＮを示す、Ｍ個の小領域からなる１つの閉じた領域である第１の透過率最小領域を１つ有し（１≦Ｍ≦Ｎ−２、を満たす整数）、
前記第１の透過率最小領域と前記第１の方向に隣り合う小領域ＡＸａ（１≦Ｘａ≦Ｎ−２、を満たす整数）および小領域ＡＸｂ（３≦Ｘｂ≦Ｎ、を満たす整数）の透過率ＴＸａおよびＴＸｂはそれぞれ、
Ｔ１≧Ｔ２≧…≧ＴＸａ−１≧ＴＸａ、
ＴＮ≧ＴＮ−１≧…≧ＴＸｂ＋１≧ＴＸｂ、
となる請求項２または請求項５に記載の光ヘッド装置。
【請求項７】
前記遮光素子面において、前記第１の方向と直交する方向を第２の方向とするとき、全ての前記小領域の外縁のうち第２の方向の最も外側にある端を結ぶ２つの線が前記第１の方向と平行となる請求項５または請求項６に記載の光ヘッド装置。
【請求項８】
前記小領域は、前記第２の方向にＰ個のセグメントに分割され（Ｐ≧３の整数）、前記小領域のいずれか一方の前記第２の方向の端部に位置する前記セグメントを基準として、セグメントＳ１、…セグメントＳＹ、…、セグメントＳＰとし（２≦Ｙ≦Ｐ−１、を満たす整数）、Ｐ個の前記セグメントの透過率をそれぞれＴ１´、…、ＴＹ´、…、ＴＰ´とするとき、
１つの前記セグメントに対して、前記セグメントＳＹのうち最小値となる透過率ＴＭＩＮ´を示す、Ｑ個のセグメントからなる１つの閉じた領域である第２の透過率最小領域を１つ有し（１≦Ｑ≦Ｐ−２、を満たす整数）、
前記第２の透過率最小領域と前記第２の方向に隣り合うセグメントＳＹａ（１≦Ｙａ≦Ｐ−２、を満たす整数）およびセグメントＳＹｂ（３≦Ｙｂ≦Ｐ、を満たす整数）の透過率ＴＹａ´およびＴＸｂ´はそれぞれ、
Ｔ１´≧Ｔ２´≧…≧ＴＹａ−１´≧ＴＹａ´、
ＴＰ´≧ＴＰ−１´≧…≧ＴＸｂ＋１´≧ＴＸｂ´、
となる請求項７に記載の光ヘッド装置。
【請求項９】
前記透過率可変領域は、断面が凹凸形状を有する透明材料からなる回折格子と、前記回折格子の少なくとも凹部を埋めるように配される前記電気光学材料として液晶からなる液晶層を有し、
前記透明材料の屈折率ｎｓは、前記液晶の常光屈折率ｎｏおよび異常光屈折率ｎｅ（ｎｏ≠ｎｅ）のいずれか一方に実質的に等しい請求項１〜８いずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項１０】
前記屈折率固定領域は、前記透明材料からなる回折格子と、前記回折格子の少なくとも凹部を埋めるように配される前記液晶層を有する請求項９に記載の光ヘッド装置。
【請求項１１】
前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に前記信号光を前記光検出器の方向に偏向させるビームスプリッタを有するとともに、前記ビームスプリッタと前記光検出器との間の光路中に前記遮光素子が配置され、
前記透過率可変領域は、前記液晶層と偏光子とが積層されてなり、
前記液晶層の厚さｄと液晶の屈折率異方性Δｎ（＝｜ｎｅ−ｎｏ｜）の積からなるリタデーション値Δｎ・ｄは、前記信号光の波長をλとするとき、λ／２の奇数倍に実質的に等しく、
前記遮光領域は、前記信号光が前記液晶層、次いで前記偏光子の順に入射するように配置された請求項１〜８いずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項１２】
前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に前記信号光を前記光検出器の方向に偏向させるビームスプリッタを有するとともに、前記ビームスプリッタと前記光検出器との間の光路中に前記遮光素子が配置され、
前記透過率可変領域は、前記信号光の波長をλとするとき位相差をλ／４発生させるλ／４板と、前記液晶層と、前記波長λの右回りまたは左回りいずれか一方の円偏光を反射するコレステリック液晶層とが積層されてなり、
前記液晶層の厚さｄと液晶の屈折率異方性Δｎ（＝｜ｎｅ−ｎｏ｜）の積からなるリタデーション値Δｎ・ｄは、λ／２の奇数倍に実質的に等しく、
前記遮光領域は、前記信号光が前記λ／４板、次いで前記液晶層、次いで前記コレステリック液晶層の順に入射するように配置された請求項１〜８いずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＣＤ、ＤＶＤ等の光記録媒体（以下「光ディスク」という。）、とくに複数層の情報記録層を有する複数層光ディスクであるＢＤやＨＤ−ＤＶＤに対して記録再生を行う必要のある光ヘッド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクには、情報記録層が単層の単層光ディスクと、複数層ある複数層光ディスクとがある。例えば２層の記録層を有する２層光ディスクに対して情報の記録再生を行うとき、光ディスクで反射されて光検出器に戻る戻り光は、光源からの出射光を集光させた所望の情報記録層により反射される光（以下、「信号光」という）のみならず、隣接した情報記録層などにより反射された光（以下、「迷光」という）の影響を受ける。複数層光ディスクの記録再生を行う光ヘッド装置では、このような異なる記録層から反射される光によるクロストーク成分がサーボ信号に影響を与えないような構成にする必要がある。なお、本明細書では、光ディスクに対する記録若しくは再生、または、記録および再生を総称して「記録再生」と表現する。
【０００３】
図１６に従来の複数層光ディスクの記録再生を行う光ヘッド装置における２層光ディスク再生時の光路の模式図を示す。２層光ディスクの光入射面から近い層をＬ１層、遠い層をＬ２層とする。例えば、Ｌ１層を２０２面として再生時に光検出器に受光される光２０６に対し、Ｌ２層を２０１面として反射された光２０４は、その焦点が光２０６より前方に位置する。一方、Ｌ２層を２０２面として再生時に光検出器に受光される光２０６に対し、Ｌ１層を２０３面として反射された光２０５は、その焦点が光２０６より後方に位置する。
【０００４】
Ｌ１層の再生時においてＬ１層（自層）からの戻り光は、光検出器の検出面上に集光される。Ｌ１層を基準として、Ｌ２層（他層）より反射された戻り光は、ビーム径が大きく光密度は低いものの光検出器の検出面上に迷光となって照射されて、Ｌ１層（自層）からの戻り光と光検出器上で干渉を生じる。情報記録層の層間隔や光源波長の変化により光の干渉条件が変化すると、信号強度が変化して読み取り性能が低下する問題を引き起こす。とくにメインビームとなる０次透過光（以下、直進透過光）およびサブビームとなる±１次回折光を利用する３ビーム法を用いる光ヘッド装置では、サブビームの光量はメインビームに比べて少ないので、迷光の干渉による影響をより受けやすい。
【０００５】
この対策として、例えば特許文献１に示すような光ヘッド装置が提案されている。これは、図１７に示すようなホログラム素子２１０を光路中に配置し、光ディスクからの戻り光の一部を回折するように領域２１１となる回折格子を設けることで、サブビーム（±１次回折光）が到達する光検出器の領域（位置）に、重なって到達する迷光を低減させるものである。
【０００６】
また、迷光を低減させて光検出器に到達させる他の構成として、光ディスクで反射された戻り光のうち、信号光と迷光とが結ぶ焦点の違いを利用して、信号光の焦点付近に面積および位置が移動する液晶パネルからなる透過領域つまりピンホールを用意し、焦点の合わない迷光を遮断する光ヘッド装置が報告されている（特許文献２）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２０３０９０号公報
【特許文献２】特開２００７−０１８６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載のホログラム素子を用いる光ヘッド装置は、迷光成分を低減させるために、回折格子領域２１１に入射する光を回折させているが、回折格子領域は迷光成分だけでなく、信号光成分も回折させてしまい、光利用効率が低いという問題があった。このため、信号光成分を回折するための領域は小さい方が好ましいが、下記のようなレンズシフトに関する問題もある。
【０００９】
つまり、光ディスクの記録再生の際に、光ヘッド装置の対物レンズは光ディスクのトラッキングを取るために、対物レンズを図示しないアクチュエータにより、光ディスク面に対して平行方向に移動させるレンズシフトをする。このレンズシフトを考慮したとき、特許文献１に記載のホログラム素子が対物レンズと一体に動作すると、回折格子領域２１１の大きさを最小限にすることができるが、一体としない構成としたときに、レンズシフトによって移動する対物レンズの光軸のずれを考慮して回折格子領域２１１を広く設定する必要があり、光利用効率が上がらない。また、光ヘッド装置の記録再生における倍速対応を考慮する場合、アクチュエータの駆動性能を向上させるためにホログラム素子を一体化して荷重を加えることは、駆動性能の低下、消費電力の増大を招くので望ましくなく、さらに、光ヘッド装置の薄型化設計をする場合、対物レンズ付近の体積が大きくなるので薄型化が困難という問題があった。
【００１０】
また、引用文献２に記載の光ヘッド装置では、レンズシフト方向に対応して、光ディスクの信号光の集光位置に合わせて、透過領域を設定できるが、信号光がピンホールとなる位置に対して集光しない場合は、ピンホールで信号光も大きく低減させてしまう、という問題があった。
【００１１】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、光源と、前記光源からの出射光を光ディスクの情報記録面上に集光させる対物レンズと、前記光ディスクの情報記録面で反射された信号光を検出する光検出器とを備える光ヘッド装置であって、前記光ディスクと前記光検出器との間の光路中に少なくとも一つの遮光素子が配置され、前記遮光素子は、光が入射する面において入射する光量に対して前記光検出器の方向に出射する光量の割合で示される透過率を変化させることができる透過率可変領域と、透過率ＴＦの透過率固定領域からなり、前記透過率固定領域の外縁は、前記透過率可変領域の外縁と接しない外側にあるかまたは、前記透過率可変領域の外縁と一部接する外側にあり、前記透過率可変領域は、透過率を独立して変化させることができる複数の小領域に分割され、前記小領域は、電気的に透過率を変化させることができる電気光学材料からなる電気光学材料層および前記電気光学材料に電圧を印加する電極を有し、前記電気光学材料に印加する電圧の大きさを制御する電圧制御装置によって、隣り合う２つの前記小領域の透過率が互いに異なる組合せの数を少なくとも１つ発現させ、前記透過率可変領域のうち透過率が最大となる前記小領域の透過率をＴＭＡＸとするとき、ＴＦ≧ＴＭＡＸである光ヘッド装置を提供する。
【００１２】
また、前記透過率ＴＭＡＸより小さい透過率を有する前記小領域からなる１つの閉じた領域を遮光領域とするとき、１つの前記透過率可変領域は、前記遮光領域を１つ含む上記に記載の光ヘッド装置を提供する。
【００１３】
この構成により、透過率可変領域を構成する小領域ごとの透過率を可変することができるとともに、透過率可変領域内で遮光領域を電圧制御装置の電圧によって移動させることができるので、レンズシフトにともなって遮光領域の位置を変えることによって光検出器に到達する信号光と迷光との干渉を低減することができる。なお、透過率固定領域は一様な透過率を有するものであるのが好ましいが、これに限らず透過率固定領域内で異なる透過率を示す領域に分割されて構成されていたり、透過率分布を示したりするものであってもよい。透過率固定領域内の透過率が一様ではない場合、透過率固定領域内の透過率の最小値がＴＦに相当するものとする。このときＴＦは、透過率可変領域が取り得る透過率の最大値ＴＭＡＸ以上であるとよい。また、電気光学材料としては低電圧駆動、高速応答の特性を有しかつ、作製の容易性から液晶が好適に用いられるが、液晶に限らず、ＰＬＺＴ、エレクトロクロミックなどであってもよい。
【００１４】
また、前記遮光領域を構成する各小領域が互いに同じ透過率を有する上記に記載の光ヘッド装置を提供する。また、前記遮光領域を構成する各小領域の透過率が実質的に０である上記に記載の光ヘッド装置を提供する。
【００１５】
この構成により、光検出器の受光エリアの大きさに合わせて遮光領域を自由に設定でき、また、遮光領域の透過率を実質的に０とすることで、受光エリアの到達する迷光の光量を大きく低減させることができる。
【００１６】
また、前記遮光領域は、前記対物レンズのレンズシフトにともなって、前記遮光素子に入射する前記信号光が前記遮光素子面を移動する方向を第１の方向とするとき、同じ平面形状で前記第１の方向と平行に移動できるように前記小領域の形状が施されて構成される上記に記載の光ヘッド装置を提供する。
【００１７】
この構成により、レンズシフトによって透過率可変領域内の遮光領域の位置が変化しても遮光領域の形状は変化しないので、レンズシフトが発生しても、信号光と迷光との干渉を低減する効果を同じものとすることができる。
【００１８】
また、前記遮光領域は前記第１の方向にＮ個の前記小領域を有し（Ｎ≧３の整数）、前記遮光領域のいずれか一方の前記第１の方向の端部に位置する前記小領域を基準として、小領域Ａ１、…、小領域ＡＸ、…、小領域ＡＮとし（２≦Ｘ≦Ｎ−１、を満たす整数）、Ｎ個の前記小領域の透過率をそれぞれＴ１、…、ＴＸ、…、ＴＮとするとき、１つの前記遮光領域に対して、前記小領域ＡＸのうち最小値となる透過率ＴＭＩＮを示す、Ｍ個の小領域からなる１つの閉じた領域である第１の透過率最小領域を１つ有し（１≦Ｍ≦Ｎ−２、を満たす整数）、前記第１の透過率最小領域と前記第１の方向に隣り合う小領域ＡＸａ（１≦Ｘａ≦Ｎ−２、を満たす整数）および小領域ＡＸｂ（３≦Ｘｂ≦Ｎ、を満たす整数）の透過率ＴＸａおよびＴＸｂはそれぞれ、Ｔ１≧Ｔ２≧…≧ＴＸａ−１≧ＴＸａ、ＴＮ≧ＴＮ−１≧…≧ＴＸｂ＋１≧ＴＸｂ、となる上記に記載の光ヘッド装置を提供する。
【００１９】
この構成により、遮光領域内で透過率の分布を持たせることができるので、遮光領域に入射する迷光の光量が光検出器の受光エリア上で低減されて到達するとともに、透過率がなめらかに変化するので、迷光の回り込みが低減され、より信号光と迷光との干渉が少ない光ヘッド装置を実現することができる。
【００２０】
また、前記遮光素子面において、前記第１の方向と直交する方向を第２の方向とするとき、全ての前記小領域の外縁のうち第２の方向の最も外側にある端を結ぶ２つの線が前記第１の方向と平行となる上記に記載の光ヘッド装置を提供する。
【００２１】
この構成により、レンズシフトに合わせて同じ遮光領域の形状のまま移動させることができるので、レンズシフトに関わらず、光検出器の受光エリア上の信号光と迷光との干渉を同程度に低減することができる。
【００２２】
また、前記小領域は、前記第２の方向にＰ個のセグメントに分割され（Ｐ≧３の整数）、前記小領域のいずれか一方の前記第２の方向の端部に位置する前記セグメントを基準として、セグメントＳ１、…セグメントＳＹ、…、セグメントＳＰとし（２≦Ｙ≦Ｐ−１、を満たす整数）、Ｐ個の前記セグメントの透過率をそれぞれＴ１´、…、ＴＹ´、…、ＴＰ´とするとき、１つの前記セグメントに対して、前記セグメントＳＹのうち最小値となる透過率ＴＭＩＮ´を示す、Ｑ個のセグメントからなる１つの閉じた領域である第２の透過率最小領域を１つ有し（１≦Ｑ≦Ｐ−２、を満たす整数）、前記第２の透過率最小領域と前記第２の方向に隣り合うセグメントＳＹａ（１≦Ｙａ≦Ｐ−２、を満たす整数）およびセグメントＳＹｂ（３≦Ｙｂ≦Ｐ、を満たす整数）の透過率ＴＹａ´およびＴＸｂ´はそれぞれ、Ｔ１´≧Ｔ２´≧…≧ＴＹａ−１´≧ＴＹａ´、ＴＰ´≧ＴＰ−１´≧…≧ＴＸｂ＋１´≧ＴＸｂ´、となる上記に記載の光ヘッド装置を提供する。
【００２３】
この構成により、レンズシフト方向である第１の方向だけでなく、第２の方向にも透過率の分布を持たせることができるので、光検出器の受光エリアに回り込んで到達する迷光を低減させることができ、より干渉の少ない光ヘッド装置を実現することができる。
【００２４】
また、前記透過率可変領域は、断面が凹凸形状を有する透明材料からなる回折格子と、前記回折格子の少なくとも凹部を埋めるように配される前記電気光学材料として液晶からなる液晶層を有し、前記透明材料の屈折率ｎｓは、前記液晶の常光屈折率ｎｏおよび異常光屈折率ｎｅ（ｎｏ≠ｎｅ）のいずれか一方に実質的に等しい上記に記載の光ヘッド装置を提供する。
【００２５】
この構成により、液晶に印加する電圧によって最大の透過率および最小の透過率を得ることができるとともに、中間の電圧によって透過率を任意に調整することができる。
【００２６】
また、前記屈折率固定領域は、前記透明材料からなる回折格子と、前記回折格子の少なくとも凹部を埋めるように配される前記液晶層を有する上記に記載の光ヘッド装置を提供する。
【００２７】
この構成により、遮光素子に入射する光の多くは回折されるが、回折される方向に光検出器を配することによって同様に、受光エリア上で信号光と迷光との干渉を低減することができる。これより光ヘッド装置の設計自由度も高くなる。
【００２８】
また、前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に前記信号光を前記光検出器の方向に偏向させるビームスプリッタを有するとともに、前記ビームスプリッタと前記光検出器との間の光路中に前記遮光素子が配置され、前記透過率可変領域は、前記液晶層と偏光子とが積層されてなり、前記液晶層の厚さｄと液晶の屈折率異方性Δｎ（＝｜ｎｅ−ｎｏ｜）の積からなるリタデーション値Δｎ・ｄは、前記信号光の波長をλとするとき、λ／２の奇数倍に実質的に等しく、前記遮光領域は、前記信号光が前記液晶層、次いで前記偏光子の順に入射するように配置された上記に記載の光ヘッド装置を提供する。
【００２９】
また、前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に前記信号光を前記光検出器の方向に偏向させるビームスプリッタを有するとともに、前記ビームスプリッタと前記光検出器との間の光路中に前記遮光素子が配置され、前記透過率可変領域は、前記信号光の波長をλとするとき位相差をλ／４発生させるλ／４板と、前記液晶層と、前記波長λの右回りまたは左回りいずれか一方の円偏光を反射するコレステリック液晶層とが積層されてなり、
前記液晶層の厚さｄと液晶の屈折率異方性Δｎ（＝｜ｎｅ−ｎｏ｜）の積からなるリタデーション値Δｎ・ｄは、λ／２の奇数倍に実質的に等しく、前記遮光領域は、前記信号光が前記λ／４板、次いで前記液晶層、次いで前記コレステリック液晶層の順に入射するように配置された上記に記載の光ヘッド装置を提供する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明は、従来技術のかかる問題を解決するためになされたものであり、光検出器上に到達する迷光成分を十分に低減する遮光素子を配し、該遮光素子の設置位置に関わらず信号光強度を大きく低下させることなく、複数層光ディスクを記録再生できる効果を有する光ヘッド装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態に係る光ヘッド装置１０の概念的な構成を示す図である。光ヘッド装置１０は、所定の波長の光を出射する光源１１と、光源１１からの光を平行光に変換するコリメータレンズ１２ａと、コリメータレンズ１２ａを出射した上記ビームを光ディスク１５の方向に透過させるとともに、光ディスク１５の情報記録面１５ａにより反射された信号光を偏向分離して光検出器１６に導くビームスプリッタ１３と、光源１１からの光を光ディスク１５の情報記録面１５ａに集光する対物レンズ１４と、信号光を光検出器１６に集光するコリメータレンズ１２ｂ、上記信号光を検出する光検出器１６とを備える。なお、ビームスプリッタ１３と対物レンズ１４との間の光路中に図示しないλ／４板、コリメータレンズ１２ｂと光検出器１６との間の光路中に図示しない非点収差レンズ（シリンドリカルレンズ）を備える。なお、ここでは、１つのビームを用いて光ディスクの記録再生を行う光学系となっているが、これに限らず、光源１１とコリメータレンズ１２ａとの間の光路中に直進透過光と±１次回折光を発現する図示しない回折素子を配置し、１つのメインビームと２つのサブビームによって光ディスクの記録再生を行う３ビーム法を用いるものであってもよい。
【００３２】
本発明の遮光素子は、光源１１から光ディスク１５までの光路である往路と、光ディスク１５から光検出器１６までの光路である復路とが共通の光路となる位置や、往路と復路の光路が異なる復路光路中に配置する。図１において、遮光素子１７ｂは、復路のみの光路中に配置し、遮光素子１７ａは往路／復路共通の光路中に配置する例である。遮光素子は、２つの光路に配置する構成に限らず、いずれか一方の光路にのみ配置してもよい。
【００３３】
光検出器１６では、光ディスク１５の再生する情報記録面１５ａに記録された情報の再生信号、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号が検出される。なお、光ヘッド装置１０は、上記のフォーカスエラー信号に基づいてレンズを光軸方向に制御する図示しないフォーカスサーボと、上記のトラッキングエラー信号に基づいてレンズを光軸にほぼ垂直な方向に制御する図示しないトラッキングサーボとを備える。
【００３４】
光源１１は、例えば６５０ｎｍ波長帯の直線偏光の発散光を出射する半導体レーザで構成される。なお、本発明で用いられる光源１１は、６５０ｎｍ波長帯の光に限定されず、例えば４００ｎｍ波長帯の光や７８０ｎｍ波長帯の光、その他の波長帯の光であってもよい。ここで、４００ｎｍ波長帯、波長６５０ｎｍ波長帯および７８０ｎｍ波長帯は、それぞれ、３８５ｎｍ〜４３０ｎｍ、６３０ｎｍ〜６９０ｎｍおよび７６０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲とする。
【００３５】
また、光源１１は、２種類または３種類の波長の光を出射する構成としてもよい。かかる構成の光源としては、２個または３個の半導体レーザチップが同一基板上にマウントされた、所謂ハイブリッド型の２波長レーザ光源または３波長レーザ光源や、互いに異なる波長の光を出射する２個または３個の発光点を有するモノリシック型の２波長レーザ光源または３波長レーザ光源でもよい。
【００３６】
図２（ａ）、図２（ｂ）および図２（ｃ）に第１の実施形態にかかる遮光素子２０ａ、２０ｂおよび２０ｃの模式的平面図を示す。遮光素子２０ａは、透過率固定領域２１ａと透過率可変領域２２ａからなる。透過率固定領域は入射する光を透過するものであり、透過率固定領域に入射する光ディスクからの信号光は直進方向に進行し、光検出器に導かれる。なお、透過率固定領域は、光が入射する面において入射する光量に対して光検出器の方向に出射する光量の割合で示される透過率が一定の値を示す。なお、光が遮光素子に入射する有効領域は、入射する信号光の最大となる光強度に対して１０％以上の光強度となる領域とする。透過率固定領域は一様な透過率を示していればよいが、これに限らず透過率固定領域内で分布を有していてもよいが、後述する透過率可変領域が発現する透過率の最大値（ＴＭＡＸ）以上の透過率を有するものである。
【００３７】
透過率可変領域は、入射する光の状態を透過と、回折または反射と、に切り替えられる少なくとも２以上の小領域から構成されている。これらの小領域の形状および面積は、同一のものであっても互いに異なるものであってもよい。透過となる小領域に入射する光は光検出器の方向に直進透過し、回折または反射の状態となる小領域に入射する光は光検出器の方向には進行しない。また、小領域を出射する光が光検出器の方向に進行するときの小領域の状態を総称してオン状態、小領域を出射する光が光検出器とは異なる方向に進行するときの小領域の状態を総称してオフ状態とする。なお、オン状態となる１以上の小領域を総称して透過領域とし、オフ状態となる１以上の小領域を総称して遮光領域とする。
【００３８】
また、遮光素子は、複数層光ディスクの記録再生において、少なくとも１つ以上のオフ状態の小領域を有するようにする。また、２つ以上のオフ状態の小領域を有する場合は、これらの小領域が隣り合うようにすると、後述するようにレンズシフトの方向に合わせるように、遮光領域を移動させることができ、迷光を低減させることができるとともに信号光の光利用効率を高めることができる。
【００３９】
図２（ａ）に示す遮光素子２０ａは、遮光素子の外枠を含む透過率固定領域２１ａと、透過率固定領域２１ａの外縁の内側にある透過率可変領域２２ａに分割されるが、このような領域に分割しているとは限らない。例えば、図２（ｂ）に示すように２分割された透過率固定領域２１ｂの間に透過率可変領域２２ｂが挟まれた形状、すなわち透過率可変領域２２ｂの最も外側にある外縁の一部が、透過率固定領域２１ｂの外縁に接していてもよい。図２（ｂ）のように透過率可変領域２２ｂの外縁が透過率固定領域２１ｂの外縁の連続しない２箇所に接して、透過率固定領域が２つに分離される場合も、その２つを合わせて透過率固定領域２１ｂとし、透過率固定領域の外縁は一義的に決定するものとする。図２（ｃ）のような例でも透過率固定領域２１ｃは２つを合わせたものであり、透過率固定領域の外縁は透過率可変領域２２ｃの一部の外縁も含む太線として一義的に決定されるものとする。
【００４０】
次に、透過領域および遮光領域の作用について図３（ａ）および図３（ｂ）を用いて説明する。例えば、遮光素子３０ａにおいて、透過率可変領域３２ａが同一形状および同一面積の８つの小領域が並んで構成され、そのうち並んだ４つのオフ状態にある小領域からなる遮光領域３３ａを有する。このとき、遮光素子３０ａは、遮光領域３３ａが透過率可変領域３２ａの中心部に位置するが、遮光素子３０ｂは、遮光領域３３ｂは同じ面積のまま透過率可変領域３２ａの中心部よりずれて位置する。このような機能を有することにより、レンズシフト方向に合わせて遮光領域を移動させることができる。なお、レンズシフトによって、遮光素子において信号光が遮光素子面を移動する方向を第１の方向とする。
【００４１】
具体的に、オン状態およびオフ状態を実現する機構について図４を用いて説明する。透過率可変領域３２ａを構成する小領域は、それぞれ液晶に電圧を印加することによって入射する光に対する作用を変えることで、それぞれオン状態およびオフ状態を切り替える。このように透過率可変領域３２ａに電圧を印加する手段として、図示しない電圧制御装置に接続されており、例えば図４（ａ）に示すように電極部３５ａにより導電される。このように、電極部３５ａが透過率固定領域３１ａおよび透過率可変領域３２ａ内に形成される場合、透過率固定領域および透過領域を透過する光の強度を低下させないように、透明電極であることが好ましい。透明電極としては、ＩＴＯ（酸化錫ドープ酸化インジウム）膜、ＡＺＯ（アルミニウムドープ酸化亜鉛）膜、ＧＺＯ（ガリウムドープ酸化亜鉛）膜などの酸化物透明導電膜が高い透明性と導電率とが得られるため好ましく用いられる。
【００４２】
また、これまで、同一の形状および同一の面積の小領域として長方形のもので例示したが、これに限らず、遮光素子３０ｂに示すように、透過率可変領域３２ｂを構成する小領域が互いに同一の面積ではなくまた、小領域の外縁が曲線を有するものであってもよい。この場合は、小領域３３ｃを共有してレンズシフト方向に遮光領域を移動させることで、遮光領域の形状が同じものになる。また、この場合も同様に、それぞれの小領域に対して電圧を制御するために電極部３５ｂより、図示しない電圧制御装置に接続されている。
【００４３】
また、図４（ｃ）の遮光素子３０ｃに示すような小領域の形状であってもよいが、この場合、少なくともレンズシフトにともなって移動する遮光領域の形状が同じになるようにする。第１の方向に対して平行な線と透過率可変領域の外縁が接する最も外側の線をそれぞれ、線α、線βとする。このとき、第１の方向に同じ遮光領域の形状で移動するためには、少なくともこの線αと線βは各小領域の外縁と接する必要がある。
【００４４】
なお、小領域の第１の方向の幅は、狭いほどレンズシフト量に対して微調整が可能となる。光ヘッド装置内に配する遮光素子の位置などにもよるが、この小領域の第１の方向の幅は、３μｍ以上あるとよい。また、遮光素子に信号光が入射する領域となる有効領域のうち、透過率固定領域と透過領域の面積の割合が多いほど光検出器上で信号光と迷光とが同じ偏光状態で干渉する光量が少なくなる。一方で、有効領域のうち透過率固定領域と透過領域の面積の割合が少なくなるとＳ／Ｎが低下してしまうので、有効領域のうち７０％以上の面積を透過率固定領域と透過領域が占める設計とすることが好ましい。したがって、透過率固定領域内の遮光領域は、少なくとも有効領域に対して３０％より小さい面積となるようにすることが要求されるとともに、一定の面積で迷光を低減させて受光エリアに到達させるため１％以上となるようにすればよい。また、レンズシフトの程度にもよるが、有効領域に対する透過率可変領域は６０％より小さい面積とするとよい。なお、ここでいう有効領域は、各ビーム単位の領域を意味し、３ビーム法の場合には、３個の遮光領域をビーム毎に分けて設けることもでき、その場合には３個の透過率可変領域が完全に分離して設けられてもよいし、３つの透過率可変領域が接していてあたかも１つの透過率可変領域の中に３個の遮光領域が設けられているようになっていてもよい。
【００４５】
また、例えば図４（ａ）の遮光素子３０ａに代表される透過率可変領域の第１の方向と、第１の方向と直交する方向（＝第２の方向）との幅の比は、レンズシフトに合わせて遮光領域を移動することができるように４：３程度であるとよいが、受光エリアの形状などに合わせて設計するものであってよい。また、３ビーム法の場合、それぞれのビーム（１つのメインビームと２つのサブビーム）に対応するように透過率可変領域を設ける場合と、３つのビームが一つの閉じた透過率可変領域に入るような場合が考えられる。したがって、透過率可変領域の第１の方向の幅と第２の方向の幅の比は、第１の方向の幅を１としたときに、第２の方向の幅は、０．５〜５の範囲であるとよい。
【００４６】
次に、図４（ａ）に示す遮光素子３０ａのうち、Ａ−Ａ´の部分の断面模式図を図５に示す。図５は、等方性材料を用いた回折格子に液晶を有する例である。代表的には液晶を用いるが、透過率を印加する電圧によって可変させる材料としては液晶に限らず、ＰＬＺＴ、エレクトロクロミックなどであってもよい。遮光素子３０ａは、透明基板３６ａ、３６ｂの間に液晶層３７を有し、透過率可変領域に相当する部分は、透明基板３６ａおよび３６ｂ上にそれぞれ電極部３８ａ、３８ｂを有する。また、電極部３８ａは、小領域ごとに独立して電圧を印加できるように小領域の数と同じ数に分割される。さらに、電極部３８上には回折格子３９が形成される。なお、電極部は回折格子の下面に形成しているが、回折格子の上面に施されてもよく、回折格子は透明基板３６ａに直接加工されていてもよい。
【００４７】
ここで、液晶層３７は、負の誘電異方性の液晶を用いており、その液晶分子の長軸方向は、電圧非印加状態で透明基板面に略垂直となり、電圧印加状態となる小領域に相当する位置の液晶分子は少なくとも透明基板面に略水平となるとともに一様な方向に配向を有するように、図示しない配向膜が形成されている。また、液晶分子が透明基板面に略水平になるときの配向方向は、入射する光の直線偏光の方向と略一致するようにする。なお、電圧非印加状態で、垂直配向とする場合には、ポリイミドなどの樹脂膜やＳｉＯ２などの無機膜をラビングした膜またはＳｉＯなどの斜め蒸着膜を形成後に、アミノシランなどの垂直配向処理剤を施せばよい。なお、図５では液晶層３７が遮光素子３０ａの全体に渡っているが、透過率可変領域に相当する部分にのみ液晶層が配されていてもよい。
【００４８】
液晶は光学的に複屈折性を示し、常光屈折率ｎｏと異常光屈折率ｎｅ（≠ｎｏ）とを有し、屈折率異方性（｜ｎｅ−ｎｏ｜＝）Δｎを有する。回折格子３９を構成する材料は光学的に等方性を示す等方性透明材料であっても複屈折材料であってもよい。等方性透明材料の場合、屈折率をｎｓとするとｎｓはｎｏと略一致する材料とする。また、回折格子３９を構成する材料が、液晶層３７の液晶とは異なる複屈折性材料（常光屈折率：ｎｏ´、異常光屈折率：ｎｅ´）である場合、ｎｏ´またはｎｅ´いずれか一方がｎｏと一致し、ｎｅがｎｏ´、ｎｅ´いずれとも一致しない材料であればよい。等方性透明材料としては、各種の無機材料や、感光性樹脂や熱硬化樹脂などの有機材料を用いることができる。無機材料としてはＳｉＯｘＮｙ膜（ｘ、ｙはＳｉに対するＯおよびＮの原子数比）、ＳｉＯ２膜、Ｓｉ３Ｎ４膜、Ａｌ２Ｏ３膜などを用いることができるが、中でもＳｉＯｘＮｙ膜が、成膜条件によりｘ、ｙを変化させて所望の屈折率に調整可能であり、透明性、耐久性にも優れる点から好ましく用いられる。なお、ここでいう略一致（略等しい）とは、ずれが±１０％以内の範囲であるものとし、以下についても同様の範囲とする。
【００４９】
回折格子３９は、電圧により波長λで入射する光を回折する状態にできればよく、オフ状態とするためには直進透過光を大きく低減できるように完全回折できればより好ましい。回折格子の断面形状は周期的な凹凸形状を有する矩形状、鋸歯状となるブレーズ形状、そしてブレーズ形状を階段上に近似した擬似ブレーズ形状であってもよい。完全回折させることで直進透過光（０次回折光）を大きく低減させることができる。凹凸形状が矩形状であり、回折格子３９を構成する材料が屈折率ｎｓを有する等方性透明材料であって、液晶の常光屈折率ｎｏと略一致するとき、波長λで入射する光に対して、
｜ｎｅ−ｎｓ｜・ｄ＝λ／２  ・・・  （１）
を満たすように設計するとよい。なお、凹凸の１周期分の長さで表される格子ピッチは、狭い方が回折角を大きくすることができるので、直進透過光の進行方向と大きく分離でき遮光の性能を上げることができる。
【００５０】
上記のように（１）式を満たす断面が矩形状の回折格子を形成するとき、０次回折光（直進透過光）の回折効率η０は、波長λの光が入射して回折格子の凸部と凹部との光路差をφとしたとき、
η０＝ｃｏｓ２（π・φ／λ）  ・・・  （２）
で表される。
【００５１】
このような構成とすることで、液晶層３７に対して電圧非印加状態では、液晶分子が透明基板に略垂直方向となるので屈折率差を発現せずに直進透過する。一方、電圧印加状態では、液晶分子の長手方向と入射する波長λの光の直線偏光方向が略一致するので、回折現象が発現し、η０が略０となる。このように電極部のうち各小領域に印加する電圧の大きさを２点で切り替えることによって、透過率可変領域のうち、透過領域と遮光領域とが得られるように制御することができる。なお、ｎｓがｎｏと略一致するとして説明したが、ｎｓがｎｅと略一致していてもよい。このとき、電圧非印加状態では回折現象が発現し、電圧印加状態では、光がほぼ透過する。また、これまでは透過率を最大で１００％、最小で０％となるような構成として説明したが、透過率変動範囲を狭める場合は、電圧制御の範囲を狭めるかまたは、ｎｓとｎｏ、ｎｓとｎｅいずれとも一致させない構成とすることもできる。
【００５２】
また、例えば、図５に示す遮光素子３０ａは、電圧印加状態での液晶分子の配向方向がＹ方向に平行な方向であるとする。この遮光素子３０ａを光ヘッド装置１０の遮光素子１７ａに配置する場合を考える。このとき、光源１１からＸ方向の直線偏光が入射する場合、電圧非印加状態、電圧印加状態に関わらず遮光素子３０ａに入射する光は直進透過する。一方、光ディスク１５の情報記録面１５ａで反射された光はＹ方向の直線偏光となって透明基板３６ｂ側から入射する。このとき、電圧印加状態の小領域に相当する液晶分子はＹ方向に配向されるので回折作用を発現し、直進透過する光の強度が大きく低減する。このように、液晶の偏光特性を利用することによって、往路の光に対して光の強度を低減させることなく透過させ、復路の光に対して遮光領域を有する遮光素子が実現できるので、光ヘッド装置１０の遮光素子１７ａに配置することができ、自由度が高くなる。また、当然ながら遮光素子１７ｂに配置することもできる。
【００５３】
液晶の配向方向は上記に限らず、正の誘電異方性の液晶を用いて電圧非印加時に透明基板に対して略水平に一様な方向に配向されていてもよい。このとき、ｎｓがｎｏと略一致していれば電圧非印加状態では回折現象が発現し、電圧印加状態では、光がほぼ透過する。同様に、ｎｓがｎｅと略一致していれば、電圧非印加状態では光がほぼ透過し、電圧印加状態では回折現象が発現する。また、以降はとくにことわりがない場合、電圧非印加状態で透過、電圧印加状態で回折現象が発現する遮光素子として説明する。
【００５４】
次に、図６に第１の実施形態にかかる遮光素子を復路の光路に配置したときの光ヘッド装置の光路の模式図を示す。それぞれ、図６（ａ）と図６（ｂ）は、レンズシフトにより互いに対物レンズの位置が異なるときの光路を示す。光ディスク４３は複数の情報記録面４３ａおよび４３ｂを有し、情報記録面４３ａの情報を再生するものである。このとき、光ヘッド装置４０ａでは信号光は４１ａのように情報記録面４３ａに集光し、遮光素子４６ａを透過して光検出器４８の図示しない受光エリアに集光されて到達する。一方、集光しない情報記録面４３ｂで反射された光は迷光となり、光検出器４８上の受光エリアに光の焦点が合わない状態で到達する。このとき、遮光領域４７ａに入射する迷光は、回折現象によってその光量を大きく低減して光検出器に到達する。そのため、迷光が低減した光検出器上の領域に信号光が集光することによって干渉を大きく低減することができる。
【００５５】
図６（ｂ）は、光ヘッド装置４０ｂにおいて、図６（ａ）の光ヘッド装置４０ａの対物レンズ４４ａの位置に対してずれる、レンズシフトが発生した状態の対物レンズ４４ｂのときの光路を示す模式図である。このとき、コリメータレンズ４５および光検出器の位置は固定であり、遮光素子４６ａと遮光素子４６ｂとは、同じ位置でいずれも固定されている。ここで、信号光および迷光の中心線（光軸）を一点鎖線で示すが、レンズシフトがない光ヘッド装置４０ａの場合、光の中心線がコリメータレンズ４５の中心を通るが、レンズシフトが発生する光ヘッド装置４０ｂの場合、光の中心線がコリメータレンズ４５の中心から変位するので、コリメータレンズ４５を透過した光は進行方向を変えて遮光素子４６ｂに入射する。そのため、遮光領域４７ｂを光のずれに合わせて変えることによって、光検出器上４８の受光エリアに到達する迷光を有効に低減することができるものである。とくに、迷光の中心線と遮光領域の中心部とを一致させるように制御するとよい。
【００５６】
このような迷光４２ａ、４２ｂは、光学系の光線追跡によって求めることができるので、これらの光の中心を遮光素子の遮光領域の中心にくるように電極部に電圧を印加するなど制御ができる。オン状態またはオフ状態にする小領域の選択は、図示しない電気回路のよって行い、図示しないトラッキングサーボによるレンズシフト量を電気回路に入力し、電気回路の出力として選択された電極に対して電圧を印加する。
【００５７】
次に、図７に光検出器の受光エリアに到達する光の様子を示す平面模式図を示す。ここでは、光検出器上の信号光と迷光との強度分布を示すものであり、受光エリア５１に信号光５２が集光されているのに対し、迷光５３は集光されずに光が広がった状態で到達する。そして、図６の遮光素子４６ａ、４６ｂの遮光領域４７ａ、４７ｂを、光量を低減して透過した迷光５４として到達する。このように迷光５３に対する迷光５４の光強度は大きく低減されるので、受光エリア５１に到達する信号光は迷光との干渉を大きく低減することができる。
【００５８】
（第２の実施の形態）
第１の実施形態では、各小領域においてオン状態とオフ状態との２点を切り替える遮光素子について説明したが、第２の実施形態では、オン状態となる電圧とオフ状態となる電圧の中間値となる電圧を利用した遮光素子６０の模式図を図８（ａ）に示す。遮光素子６０は、透過率固定領域６１と透過率可変領域６２からなる。また、１つの透過率可変領域は、１つの閉じた遮光領域６４と透過領域６５からなり、対物レンズのレンズシフトに応じて各小領域の透過率が変化する。
【００５９】
図８（ｂ）に遮光領域６４を拡大した模式図を示す。第２の実施形態における遮光領域は、透過領域６５に比べて透過率が低い少なくとも３以上の隣り合う小領域が集合した領域である。ここで、遮光領域６４のレンズシフトに相当して移動する方向、つまり第１の方向の端部である小領域６７ａを小領域Ａ１、小領域６８ａを小領域Ａ２、５つの小領域からなる領域６６をそれぞれ小領域Ａ３〜小領域Ａ７、小領域６８ｂを小領域Ａ８、そして小領域６７ｂを小領域Ａ９とし、小領域Ａ１〜小領域Ａ９の透過率をそれぞれＴ１〜Ｔ９とする。このとき遮光領域の中心部に位置する遮光領域６４の中でも最も透過率が低い１つ小領域または複数の小領域の集合体を透過率最小領域６６とし、透過率最小領域６６を構成する小領域Ａ３〜小領域Ａ７の透過率ＴＭＩＮに対して第１の方向の端部に近い小領域ほど透過率が高くなるように、小領域ごとに段階的に異なる電圧を印加する。
【００６０】
この構成により、光検出器に導かれる光のうち透過率の高い領域と低い領域の境界が混在することによって生じる強度変調によって発生する、光の回り込み回折（以下、強度変調回折）を低減させることができる。このように透過率分布をなめらかに変化させる構成により透過光の強度変調回折による迷光の回り込み影響を抑制できる。とくにメインビームに比べて信号光の光量が低いサブビームを受光する光検出器での信号光と迷光によるＳ／Ｎを大きくすることができ、信号光と迷光との干渉が少ない複数層光ディスクの再生が可能な光ヘッド装置を実現し得る。
【００６１】
また、遮光領域を構成する小領域を一般化して、遮光領域のいずれか一方の第１の方向の端部に位置する小領域を基準として、小領域Ａ１、…、小領域ＡＸ、…、小領域ＡＮとし（２≦Ｘ≦Ｎ−１、を満たす整数）、Ｎ個の小領域の透過率をそれぞれＴ１、…、ＴＸ、…、ＴＮとする。このとき、１つの遮光領域に対して、小領域ＡＸのうち最小値となる透過率ＴＭＩＮを示す、Ｍ個の小領域からなる１つの閉じた領域である第１の透過率最小領域を１つ有するようにする（１≦Ｍ≦Ｎ−２、を満たす整数）。このようにすると、第１の透過率最小領域と第１の方向に隣り合う小領域ＡＸａ（１≦Ｘａ≦Ｎ−２、を満たす整数）および小領域ＡＸｂ（３≦Ｘｂ≦Ｎ、を満たす整数）の透過率ＴＸａおよびＴＸｂはそれぞれ、
Ｔ１≧Ｔ２≧…≧ＴＸａ−１≧ＴＸａ、
ＴＮ≧ＴＮ−１≧…≧ＴＸｂ＋１≧ＴＸｂ、
となるようにするとよい。
【００６２】
次に小領域ごとの具体的な透過率変化について説明する。第１の方向において透過領域６５から小領域Ａ１、小領域Ａ２、透過率最小領域６６の透過率分布を考える。透過領域６５の透過率をＴＭＡＸとするとき、ＴＭＡＸから透過率最小領域６６の透過率ＴＭＩＮに向かってガウス分布のようになめらかに透過率が変化をしていると強度変調回折が抑制され、信号光と迷光によるＳ／Ｎを大きくすることができるので好ましい。本実施形態のように小領域に分割されている場合、このガウス分布に近似させた透過率分布となるように制御することが好ましい。
【００６３】
図９（ａ）に本実施形態の構成による透過率変化のグラフを示す。Ｘ軸は透過領域６５と小領域Ａ１との境界を原点（Ｘ＝０）として透過率最小領域６６へ直線で向かう任意の距離を表し、Ｙ軸はＴＭＡＸを正規化（＝１）したときの透過率分布を表すものである。例えば、小領域Ａ１と小領域Ａ２の透過率Ｔ１とＴ２とが同じである場合を考える。実線はガウス分布、点線はＴＭＩＮ／ＴＭＡＸ＝０のときのＴ１／ＴＭＡＸのガウス近似分布、一点鎖線はＴＭＩＮ／ＴＭＡＸ＝０．１のときのＴ１／ＴＭＡＸのガウス近似分布、を表す。この近似は、ガウス分布を平均化して計算したものである。この構成のときに、
ＴＭＩＮ／ＴＭＡＸ≦０．１
であるとき、
０．３≦Ｔ１／ＴＭＡＸ≦０．７
の範囲で設計されていると、ガウス分布に近似させることができるので、好ましく、
０．４≦Ｔ１／ＴＭＡＸ≦０．６
の範囲であるとより好ましい。
【００６４】
また、小領域Ａ１の透過率Ｔ１と小領域Ａ２の透過率Ｔ２とが異なる（Ｔ１＞Ｔ２）場合における透過率変化のグラフを図９（ｂ）に示す。なお、小領域Ａ１と小領域Ａ２との幅が同じとして考える。Ｘ軸は透過領域６５と小領域Ａ１との境界を原点（Ｘ＝０）として透過率最小領域へ直線で向かう任意の距離を表し、Ｙ軸はＴＭＡＸを正規化（＝１）したときの透過率分布を表すものである。実線はガウス分布、点線はＴＭＩＮ／ＴＭＡＸ＝０のときのＴ１／ＴＭＡＸのガウス近似分布、一点鎖線はＴＭＩＮ／ＴＭＡＸ＝０．１のときのＴ１／ＴＭＡＸのガウス近似分布、を表す。この近似は、ガウス分布を平均化して計算したものである。この構成のときに、
ＴＭＩＮ／ＴＭＡＸ≦０．１
であるとき、透過率の異なる小領域間での正規化された透過率差の最大値は（Ｔ１−Ｔ２）／ＴＭＡＸの０．６である。したがって、１つの境界を隔てて透過率が異なる小領域の正規化された透過率差を０より大きく０．７以下にすることが好ましく、０より大きく０．６以下であればより好ましい。また、透過領域６５から透過率最小領域６６の間にある小領域の透過率が段階的に変化するように３以上の小領域が構成されていると、分割数が増加するにつれてこの正規化された透過率差は０．６よりも小さくでき、よりガウス分布の変化に近づく。
【００６５】
（第３の実施の形態）
第３の実施形態では、レンズシフト方向である第１の方向に加え、第１の方向と直交する方向（＝第２の方向）における透過率分布を施した遮光素子について説明する。図１０に第２の実施形態における小領域と同じ形状の小領域７１のみの模式図を示す。第２の実施形態では、第１の方向に透過率分布を施す構成を示したが、本実施形態では、第２の方向にも透過率分布を施すものである。小領域７１は、第２の方向に５つのセグメント７２ａ、７３ａ、７４、７３ｂ、７２ｂが並ぶように分割される。なお、各セグメントは、それぞれ液晶層に印加する電圧を独立に制御できるようにそれぞれ電極が施されてもよいが、以下の構成により小領域７１で一つの電極を共有して異なる透過率を実現することができる。
【００６６】
第３の実施形態における遮光領域は、透過率固定領域の透過率ＴＦに比べて透過率が低い少なくとも３以上の隣り合うセグメントが集合した領域である。ここで第２の方向の端部であるセグメント７２ａをセグメントＳ１、セグメント７３ａをセグメントＳ２、セグメント７４をセグメントＳ３、セグメント７３ｂをセグメントＳ４、そしてセグメント７２ｂをセグメントＳ５とし、セグメントＳ１〜セグメントＳ５の透過率をそれぞれＴ１´〜Ｔ５´とする。このとき小領域の中心部に位置する小領域７１の中でも最も透過率が低いセグメントをセグメント７４とし、セグメント７４の透過率ＴＭＩＮ´に対して第２の方向の端部に近いセグメントほど透過率を高くするような構成とする。
【００６７】
また、小領域を構成するセグメントを一般化して、小領域は、第２の方向にＰ個のセグメントに分割され（Ｐ≧３の整数）、小領域のいずれか一方の第２の方向の端部に位置するセグメントを基準として、セグメントＳ１、…セグメントＳＹ、…、セグメントＳＰとし（２≦Ｙ≦Ｐ−１、を満たす整数）、Ｐ個の小領域セグメントの透過率をそれぞれＴ１´、…、ＴＹ´、…、ＴＰ´とする。このとき、１つのセグメントに対して、セグメントＳＹのうち最小値となる透過率ＴＭＩＮ´を示す、Ｑ個のセグメント小領域からなる１つの閉じた領域である第２の透過率最小領域を１つ有するようにする（１≦Ｑ≦Ｐ−２、を満たす整数）。このようにすると、第２の透過率最小領域と第２の方向に隣り合う小領域セグメントＳＹａ（１≦Ｙａ≦Ｐ−２、を満たす整数）および小領域セグメントＳＹｂ（３≦Ｙｂ≦Ｐ、を満たす整数）の透過率ＴＹａ´およびＴＸｂ´はそれぞれ、
Ｔ１´≧Ｔ２´≧…≧ＴＹａ−１´≧ＴＹａ´、
ＴＰ´≧ＴＰ−１´≧…≧ＴＸｂ＋１´≧ＴＸｂ´、
となるようにするとよい。
【００６８】
図１０（ｂ）にセグメント７３ａおよびセグメント７４を拡大した平面模式図を示す。なお、液晶は第１の実施形態と同じように電圧非印加状態で透明基板面に垂直、電圧印加状態で液晶分子の長軸方向が回折格子の長手方向に向くように配向される回折格子である。このように各セグメントには回折格子が形成され、凸部７５ａおよび凹部７５ｂからなる。このとき、光は第２の方向と平行する直線偏光で入射し、いずれのセグメントも電圧印加時の液晶分子の配向方向は回折格子の長手方向となるように設計されているものとする。ここで、図１０（ｂ）のピッチＰに対する凸部の幅Ｖの比をＤｕｔｙ比（Ｖ／Ｐ）とし、セグメント７４のＤｕｔｙ比が０．５、セグメント７３ａのＤｕｔｙ比が０．５と異なる値となるように設計する。なお、各セグメントの第２の方向の幅は１μｍ以上あればよい。
【００６９】
図１０（ｃ）にＤｕｔｙ比（Ｖ／Ｐ）に対する０次回折効率（直進透過効率）η０の関係を示す。なお、このときの回折格子の高さｄは、凹部と凸部とを透過する波長λの光の位相差がπの奇数倍に略等しくなるように設計し、Ｄｕｔｙ比０．５でη０が最小となるようにする。そして、凸部の幅ＶをＤｕｔｙ比が０．５から０に近づけるように変化させると、η０の値は次第に高くなる。この関係を利用してＶ／Ｐを決めることによって容易にη０を調整できる。また、凸部の幅をＶとして説明したが、凹部の幅をＶとしても同じ特性を得ることができる。このとき、第２の方向と平行する直線偏光が入射するとき、セグメント７４では透過率ＴＭＩＮ´を小さくすることができるが、同じ電圧をセグメント７３ａに印加すると、図１０（ｃ）に示す特性を利用して完全回折しないように調整できるため、透過率Ｔ２´は透過率Ｔ３´（＝ＴＭＩＮ´）よりも大きくすることができる。
【００７０】
このように回折格子のＤｕｔｙ比をセグメントごとに変化させることによって、１つの小領域に同じ電圧を印加した場合でも第２の方向において透過率の分布を持たせることができるので、強度変調回折を低減することができる。また、セグメントごとの透過率を変化させる方法はＤｕｔｙ比の変化に限らない。例えば、小領域７１で全て同じＤｕｔｙ比０．５を有し、セグメントごとに凸部の高さを変えて調整してもよい。この他に、同じＤｕｔｙ比０．５、および同じ凸部の高さを有するが、セグメントごとに回折格子の長手方向と入射する光の偏光方向とがなす角度を変化させるものであってもよい。なお、セグメントごとの透過率変化の考え方は、第２の実施形態と同じようにガウス分布に基づくものである。このように、透過率固定領域ＴＦからＴＭＩＮ´に向かってガウス分布のようになめらかに透過率が変化をしていると強度変調回折が抑制され、信号光と迷光によるＳ／Ｎを大きくすることができるので好ましい。
【００７１】
（第４の実施の形態）
図１１（ａ）に第４の実施形態にかかる遮光素子８０の断面模式図を示す。なお、遮光素子８０の平面模式図は、第１の実施形態における図４（ａ）の遮光素子３０ａと同様のものであって、図４（ａ）のＡ−Ａ´の断面に相当するものとする。また、第１〜第３の実施形態では光の入射する方向は、いずれの透明基板面方向からでもよいが、第４の実施形態にかかる遮光素子８０は、光がＺ方向に進行する、つまり透明基板８１ａ側から光が入射するものとする。遮光素子８０は、電極部８３、８４を有する液晶層８２と、偏光子８５とが光が入射する順番に配置されて構成される。
【００７２】
図１１（ｂ）および図１１（ｃ）は、例として遮光素子８０にＸ方向の直線偏光で入射する光の偏光状態を示す模式図である。また、液晶層８２ａおよび液晶層８２ｂは、便宜的に遮光領域を取り出して示したものであり、電圧印加に対する液晶の状態は第１の実施形態と同じ垂直配向のもの、つまり電圧非印加状態で液晶分子が透明基板に略垂直であるが、電圧印加状態で液晶分子がＸ−Ｙ平面においてＹ方向に対して４５°の角度をなして配向されるものとする。また、液晶層８２は、液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層の厚さｄとの乗算で求められるリタデーション値（＝Δｎ・ｄ）が波長λの光に対して、（２ｍ＋１）・λ／２のとなるように設計されているものとする（ｍは自然数）。つまり波長λの光に対してλ／２板として機能する状態を有する電圧の状態を取るようにする。また、上記は透過率を最大で１００％、最小で０％となるような構成として説明したが、透過率変動範囲を狭める場合は、電圧制御の範囲を狭めるかまたは、リタデーション値が（２ｍ＋１）λ／２と一致させない構成とすることもできる。
【００７３】
図１１（ｂ）は、電圧印加状態の液晶層８２ａに対する偏光状態であり、図１１（ｃ）は、電圧非印加状態の液晶層８２ｂに対する偏光状態を示すものである。電圧印加状態では、遮光領域はλ／２板の機能となるので、Ｘ方向の直線偏光はＹ方向の直線偏光で出射する。そして、Ｘ方向の直線偏光のみ透過する偏光子８５に、Ｙ方向の直線偏光が入射しても光は透過しない。一方、電圧非印加状態では、Ｘ方向の直線偏光のまま液晶層８２ｂを透過するので、偏光子８５も光は透過する。このように電圧の状態を制御することによって、回折とは異なる方法でオフ状態の機能を実現することができる。
【００７４】
液晶層の液晶は、これに限らず電圧非印加状態でＸ−Ｙ平面と略水平となるとともに、電圧印加状態で透明基板に略垂直となる特性を有するものであってもよく、電圧非印加状態で液晶がツイストしており、入射する光が旋光するものであってもよい。なお、遮光素子６０は、光が入射する順が特定されるので、光ヘッド装置１０において、遮光素子１７ｂの位置つまり復路の光路中のみに配置することができる。なお、遮光素子８０においても、遮光領域を構成する小領域ごとに透過率を分布させることで、第３の実施形態と同様に強度変調回折を抑制することができる。また、偏光子８５が回折格子から構成される場合、回折格子の長手方向を調整することによって第２の方向の透過率分布も調整することができる。なお、偏光子としては、偏光回折格子を有する偏光子に限定されず、他の構成を有する偏光子を用いてもよい。例えば、吸収型偏光子、構造複屈折型偏光子、金属ワイヤーグリッド型偏光子などを用いることができる。
【００７５】
（第５の実施の形態）
図１２（ａ）に第５の実施形態にかかる遮光素子９０の断面模式図を示す。なお、遮光素子９０の平面模式図は、第１の実施形態における図４（ａ）の遮光素子３０ａと同様のものであって、図４（ａ）のＡ−Ａ´の断面に相当するものとする。また、第４の実施形態と同様に、遮光素子９０は、光がＺ方向に進行する、つまり透明基板７１ａ側から光が入射するものとする。遮光素子９０は、λ／４板９２、電極部９３、９４を有する液晶層９５と、コレステリック相液晶層９６とが光が入射する順番に配置されて構成される。
【００７６】
コレステリック相液晶は、入射光の波長λが螺旋ピッチＰとコレステリック相液晶の屈折率ｎとの積と同程度の場合、螺旋軸方向と平行に入射する光のうち、液晶分子のねじれ方向と同じ回転方向となる円偏光がほぼ反射され、逆向きの回転方向となる円偏光はほぼ透過する円偏光依存性を有する。この反射特性を示す波長帯域の中心波長λ０（以下、選択反射波長という）は、螺旋ピッチをＰ、液晶の常光屈折率をｎ１、異常光屈折率をｎ２とすると（３）式の関係で示される。また、反射帯域幅Δλは、（４）式の関係で示される。また、以下（λ０±Δλ／２）を反射波長帯域と定義する。
【００７７】
【数１】
2010009690.tif 000003
【００７８】
このことから、反射波長帯域の光が、液晶分子の螺旋軸方向と平行する方向に進行し液晶分子のねじれ方向と同じ回転方向となる円偏光である場合、コレステリック相高分子液晶層９６は反射膜として作用する。反射波長帯域の反射率は、コレステリック相高分子液晶層９６内部の螺旋ピッチ数に依存する。螺旋ピッチ数は液晶分子の回転数で表す。１０回転を超える螺旋ピッチ数では膜厚に依存せず反射波長帯域でほぼ一様に高い反射率を示す。
【００７９】
図１２（ｂ）および図１２（ｃ）に例として遮光素子９０にＸ方向の直線偏光で入射する光の偏光状態の模式図を示す。また、液晶層９５は第４の実施形態にかかる遮光素子８０の液晶層８２と同様にλ／２板の機能を有する。ここで、図１２（ｂ）は、電圧印加状態の液晶層９５ａに対する偏光状態であり、図１２（ｃ）は、電圧非印加状態の液晶層９５ｂに対する偏光状態を示すものである。電圧印加状態では、Ｘ方向の直線偏光で入射した光がλ／４板で右回りの円偏光となり、λ／２板の機能を有する液晶層９５ａを透過すると左回りの円偏光となる。このときコレステリック相液晶層は左回りの円偏光を反射する機能を有するので、光は透過されず反射される。一方、電圧非印加状態では、右回りの円偏光のまま液晶層９５ｂを透過するので、コレステリック相液晶層９６も光は透過する。このように電圧の状態を制御することによって、回折とは異なる方法でオフ状態の機能を実現することができる。なお、λ／４板９２は、厚さを調整することで３λ／４板とすると左回りの円偏光として出射させることができ、オン状態とオフ状態のときの電圧の制御を逆にすることもできる。
【００８０】
液晶層の液晶は、これに限らず電圧非印加状態でＸ−Ｙ平面と略水平となるとともに、電圧印加状態で透明基板に略垂直となる特性を有するものであってもよい。なお、遮光素子９０は、光が入射する順が特定されるので、光ヘッド装置１０において、遮光素子１７ｂの位置つまり復路の光路中のみに配置することができる。なお、遮光素子９０にＹ方向の直線偏光が入射する場合は、右回りの円偏光を反射するコレステリック相液晶層とすることで同じ機能を実現することができる。また、コレステリック液晶層９６は右回りの円偏光を透過（左回り円偏光反射）する機能に限らず、左回りの円偏光を透過（右回りの円偏光反射）する機能であってもよい。なお、遮光素子９０においても、遮光領域を構成する小領域ごとに透過率を分布させることで、第３の実施形態と同様に強度変調回折を抑制することができる。
【００８１】
（第６の実施の形態）
図１３に第６の実施形態にかかる遮光素子１００の断面模式図を示す。なお、遮光素子１００の平面模式図は、第１の実施形態における図４（ａ）の遮光素子３０ａと同様のものであって、図４（ａ）のＡ−Ａ´の断面に相当するものとする。これまでは、光ディスク１５の情報記録面１５ａから反射された信号光が直進透過して光検出器１６に到達させる光学系について説明したが、これに限らず、回折させた光を光検出器に到達させてもよい。遮光素子１００は、透明基板１０１ａ、１０１ｂの間に液晶層１０２を有し、透過率可変領域に相当する部分は、透明基板１０１ａおよび１０１ｂ上にそれぞれ電極部１０３ａ、１０３ｂを有する。また、電極部１０３ａは、小領域ごとに独立して電圧を印加できるように小領域の数と同じ数に分割される。さらに、透明基板１０１ａ上に一様な長手方向となる回折格子１０４を有する。
【００８２】
回折格子１０４の断面の周期的凹凸形状は、矩形状、ブレーズ形状または擬似ブレーズ形状であってもよい。例えば、＋１次回折光の光量を大きくして＋１次回折方向に光検出器１６の受光エリアを有するものであってもよい。この他に、矩形状の回折格子とし、回折光を利用する他の例として、±１次回折光のいずれも受光させて、各種エラーを検出させたり、０次回折光（直進透過光）も利用させたりしてもよい。その場合、回折格子１０４は、透過率可変領域にのみではなく透過率固定領域を含む遮光素子全体に配するようにする。また、遮光素子１００は、遮光素子３０ａと同様に液晶は偏光性を有しているので、光ヘッド装置の往路と復路とが共通する遮光素子１７ａに配置することもできる。さらに、回折光を利用して光検出器１６に到達させる光学系の場合、偏光ビームスプリッタ１３の機能も併せて有することができるので、独立して偏光ビームスプリッタ１３を配置しない構成とすることもでき、光ヘッド装置の小型化が実現できる。
【００８３】
（第７の実施の形態）
第７の実施の形態は、３ビーム法を用いる光ヘッド装置用の遮光素子について説明する。図１４（ａ）は、第７の実施形態にかかる遮光素子１１０を示す平面模式図である。遮光素子１１０は透過率固定領域１１１と透過率可変領域１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃからなる。透過率可変領域１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃは、第１の実施形態の透過率可変領域３２ａと同じ複数の小領域からなり、それが３つのビーム、つまり、１つのメインビームと２つのサブビームに対応しているものである。受光エリアの構成にもよるが、透過率可変領域は３ビームに対応して分離されて構成していてもよく、一体化されていてもよい。ただし、対物レンズのレンズシフトの方向に遮光領域が同じ形状で移動できるような小領域の構成とする。また、３つのビームに対応して透過率可変領域を設けた構成を示したが、比較的、迷光との干渉の影響が大きい２つのサブビームのみに対応して透過率可変領域を設けてもよい。
【００８４】
図１４（ｂ）に遮光素子１１０を出射した光が光検出器１６の受光エリアに到達する様子を表す平面模式図を示す。ここでは、光検出器上の信号光と迷光との強度分布を示すものであり、受光エリア１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃにそれぞれ信号光１２４ａ（メインビーム）、１２４ｂ、１２４ｃ（いずれもサブビーム）が集光されているのに対し、透過率固定領域１１１を出射した迷光１２１は集光されずに光が広がった状態で到達する。そして、遮光素子１１０の透過率可変領域１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの少なくとも一部である遮光領域を、光量を低減して透過した迷光１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃとして到達する。このように迷光１２１に対する迷光１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの光強度は大きく低減されるので、受光エリア１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃに到達する信号光は迷光との干渉を大きく低減することができる。
【００８５】
３ビーム法を利用する光ヘッド装置に遮光素子を配置する場合、第７の実施形態のように３つの透過率可変領域を設けることで信号光と迷光との干渉を低減する効果が得られる。また、第２〜第６の実施形態にかかる遮光素子の構成を基本として３ビーム用に適用することができる。なお、３ビーム法の場合、レンズシフト方向と３ビームの並ぶ方向はほぼ直交するので、遮光領域が移動する方向は３ビームの並ぶ方向と直交する方向となるようにするとよい。
【００８６】
（実施例１）
第１の実施形態にかかる遮光素子３０ａの作製方法を、図５を用いて説明する。透明基板３６ａ、３６ｂとして石英ガラス基板を洗浄乾燥後、それぞれの石英ガラス基板の一方の面をスパッタ法によって酸化インジウム錫（ＩＴＯ）を成膜する。フォトリソグラフィ、エッチング加工によって、透明基板３６ａを２分する中心線を基準として、中心線と直交する方向に幅が約５０μｍの電極パターンを両側に１０本ずつ作製する。また隣り合う電極間は約３μｍのギャップ幅を有し、短絡を防ぐように作製される。なお、ギャップ幅を３μｍと小さくすることで、ギャップ付近の液晶分子の配向による透過率の低下は無視できる程度に小さくすることができる。このようにして、２０の小領域からなる約１．０６ｍｍ幅の透過率可変領域に相当する電極部を形成する。透明基板３６ｂに相当する石英ガラス基板面にもＩＴＯを成膜し、同様の方法で、幅約１．０６ｍｍの電極部（ベタ電極）を作製し、互いの石英ガラス基板のＩＴＯ側を対向させたときに互いの電極部が重なるようにする。
【００８７】
電極部３８ａとなるＩＴＯを成膜した面に、ＳｉＯｘＮｙを４０５ｎｍの波長の光に対する屈折率が１．５となるように調整して、厚さ約２μｍとなるように成膜する。そして、フォトリソグラフィ、エッチング加工によって格子ピッチ約２μｍ、高さ約２μｍとなる断面が矩形状の回折格子を作製する。また、回折格子３９が形成される領域は、透過率可変領域に相当し、透過率可変領域の平面形状である約１．０６ｍｍ×約０．６ｍｍの長方形状に形成される。このように、長方形状となる領域の短辺は幅約５０μｍの電極パターンの端部と一致させ、長方形の対角線の交点と遮光素子の中心が一致するようにする。
【００８８】
次に、電極部３８ａ、３８ｂとなるＩＴＯを施した面にポリイミドを塗布し、回折格子３９の長手方向に平行な方向（Ｙ方向）にラビング処理を行い、それぞれ垂直配向処理剤となるアミノシランを塗布して図示しない配向膜を形成する。このように形成した２枚の石英ガラス基板を電極部３８ａ、３８ｂが対向するように重ね合わせて周辺をシールする。このとき、２つの石英ガラス基板で互いにラビング方向が平行となるようにして直径約５μｍの図示しないスペーサを１０個／ｍｍ２で散布し、一定の厚さとなる空隙を有するセルを作製する。この空隙に４０５ｎｍの波長の光において常光屈折率（ｎｏ）が１．５、異常光屈折率（ｎｅ）が１．６となる液晶を注入する。
【００８９】
このようにして作製した遮光素子を、図１の光ヘッド装置１０の遮光素子１７ａに配置するとともに、往路の光が図５の遮光素子３０ａのＸ方向の直線偏光となるように設置する。なお、電圧制御によって電圧印加状態、電圧非印加状態の２値を取る図３に示すような遮光領域を有する遮光素子とする。このとき、往路の光は電圧印加状態、電圧非印加状態に関わらずほぼ透過し、光ディスク１５の情報記録面１５ａを反射してＹ方向の直線偏光で入射する復路の光に対して、電圧印加状態の小領域に相当する遮光領域では回折現象が発現し、部分的に直進透過光を大きく低減できる遮光素子が得られるとともに、光検出器１６上で信号光と迷光との干渉が低減された光ヘッド装置が実現できる。
【００９０】
（実施例２）
第３の実施形態にかかる遮光素子として、小領域７１の各セグメントの構成を、図１０（ｂ）を用いて説明する。作製方法は、実施例１で示した作製方法と同じであって、凸部の高さは実施例１と同様に２μｍで、格子ピッチは２５μｍとし、セグメントごとに作製する回折格子のＤｕｔｙ比が異なるものである。また、図１５は、実施例２における遮光領域の透過率分布について模式的に示した図である。図１５（ａ）は、第１の方向に小領域が分割してなるが、ここでは遮光領域１３１に相当する小領域を示すとともに、便宜的に隣り合う小領域の透過率が異なる小領域の境界を示す。遮光領域１３１の第１の方向の両端部から幅が約５０μｍでそれぞれ３つの小領域を有し、中心部の小領域の集合体である第１の透過率最小領域の第１の方向の幅を約６３３μｍとする（ギャップ幅＝３μｍ）。また、図１５（ａ）は、第２の方向に延びる各小領域において、７つのセグメントに分割される。遮光領域１３１の第２の方向の両端部から幅が約５０μｍでそれぞれ３つのセグメントを有し、中心部のセグメントの第２の方向の幅を約６３３μｍとする。
【００９１】
また、図１５（ａ）の第１の方向および第２の方向に透過率の分布を持たせるような電圧の設定および回折格子の加工を施す。具体的に、小領域は液晶に印加する電圧を調整し、同じ位相の波長λの光が入射して回折格子の凸部を出射する光と凹部を出射する光との位相差（＝２πΔｎ／λ）［ｒａｄ］がそれぞれ、遮光領域の端部から０．１０π、０．２５π、０．４０π、０．５０πとなるように各電極に印加する電圧を調整する。また、セグメントは、遮光領域の端部より、Ｄｕｔｙ比が０．０２５、０．１４６、０．３４２、０．５となるように加工する。
【００９２】
上記のように設定したとき、図１５（ａ）の点線で囲った領域のそれぞれの透過率を図１５（ｂ）に示す。遮光領域の中心部ほど透過率が小さくなり、中心部の透過率は略０とする。また、遮光領域より外側に位置する光が入射する透過領域、透過率固定領域はいずれも透過率は１とする。このとき、遮光領域１３１の中心と入射する光の中心が一致し、入射する光の有効領域が４ｍｍφとする。ここで、光検出器の受光エリアとなる領域に到達する信号光と迷光との重なりを次の式を用いて評価する。
Ｉ＝∫Ｉ１・Ｉ２ｄＳ
Ｉ１は信号光の強度、Ｉ２は迷光の強度を示し、この積を面積で積分することによってＩを導き出す。すなわち、Ｉの値が大きいほど信号光と迷光とが重なって受光エリアに到達する光量が多く、干渉の影響を受けやすい。１つビームの受光エリアについて評価したところ、Ｉの値は、遮光素子を設置しない場合を１００％としたときに対して４．７％となる。なお、図示しないが、透過率分布がなく７５０μｍ×７５０μｍの正方形の遮光領域の透過率が一様に略０、その他の透過領域および透過率固定領域が１であるとき、Ｉの値は８．５％となる。
【００９３】
このように遮光領域をレンズシフトに合わせて移動できる遮光素子とすることで光検出器上に到達する迷光を有効に低減させることができ、さらに遮光領域の端部より透過率の分布を有する構成とすることでより迷光を低減させることができる。
【００９４】
（実施例３）
第４の実施形態にかかる遮光素子８０の作製方法を、図１１（ａ）を用いて説明する。透明基板８１ａ、８１ｂとして石英ガラス基板を洗浄乾燥後、実施例１と同様にＩＴＯを成膜し、フォトリソグラフィ、エッチング加工によって、透明基板８１ａを２分する中心線を基準として、中心線と直交する方向に幅が約５０μｍの電極パターンを両側に１０本ずつ作製する。また隣り合う電極間は約３μｍのギャップ幅を有し、短絡を防ぐように作製される。実施例１と同様の方法で、透明基板８１ｂとなる石英ガラス基板面に幅約１．０６ｍｍの電極部（ベタ電極）を作製し、互いの石英ガラス基板のＩＴＯ側を対向させたときに互いの電極部が重なるようにする。
【００９５】
次に、電極部８３、８４となるＩＴＯを施した面にポリイミドを塗布し、平面上で一つの方向にラビング処理を行い、それぞれ垂直配向処理剤となるアミノシランを塗布して図示しない配向膜を形成する。なお、ラビング方向は、後述する偏光子の光の透過方向または遮断方向に対して４５°の角度をなす方向とする。このように形成した２枚の石英ガラス基板を電極部８３、８４が対向するように重ね合わせて周辺をシールする。このとき、２つの石英ガラス基板で互いにラビング方向が平行となるようにして直径約５μｍの図示しないスペーサを１０個／ｍｍ２で散布し、一定の厚さとなる空隙を有するセルを作製する。この空隙に４０５ｎｍの波長の光において常光屈折率（ｎｏ）が１．５、異常光屈折率（ｎｅ）が１．６となる液晶を注入する。
【００９６】
次に、回折格子形状を有する偏光子８５の作製方法を説明する。透明基板８１ｃとなる石英ガラス基板を洗浄乾燥後、波長４０５ｎｍの光に対する常光屈折率ｎｏが１．５５、異常光屈折率ｎｅが１．６５の液晶を配して紫外線照射して厚さ約２μｍの高分子液晶を形成する。フォトリソグラフィ、エッチング加工によって、断面が周期的な矩形状の凹凸を有する回折格子と作製する。このとき、凹凸の高さが２μｍ、格子ピッチが約２μｍの回折格子を得る。そして、波長４０５ｎｍの光に対する屈折率が１．５５となる図示しない接着剤によって凹凸部と透明基板６１ｂとを接着する。このとき、偏光子８５の回折格子の長手方向と液晶層８２の配向膜のラビング方向とが４５°の角度をなすように接着して遮光素子８０を得る。
【００９７】
このようにして作製した遮光素子８０を、図１の光ヘッド装置１０の遮光素子１７ｂに配置する。このとき、光が透明基板８１ａ側から入射するとともに偏光子８５の回折格子の長手方向と直交する方向と、入射する直線偏光の方向とが一致するように設置する。このとき、光ディスク１５の情報記録面１５ａを反射して、偏光子８５を構成する回折格子の長手方向と直交する方向の直線偏光で入射する光に対して、電圧印加状態の小領域に相当する遮光領域では、まず液晶層８２でλ／２板の機能を発現するので、偏光子８５を構成する回折格子の長手方向の直線偏光に変調し、偏光子６５で回折現象が発現するので、部分的に直進透過光を大きく低減できる遮光素子が得られるとともに、光検出器１６上で信号光と迷光との干渉が低減された光ヘッド装置が実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
以上のように、本発明にかかる光ヘッド装置は、多層光ディスクから反射されて光検出器までの光路中に遮光素子を配置することで、光検出器の受光エリアに信号光と複数層光ディスクによって発現する迷光とが重なって到達しても、干渉を低減させることができ、エラー信号生成の品質の低下を抑制することができる。さらに、対物レンズのレンズシフトが発生しても有効に干渉を低減させる制御ができる。このように、信号光とのクロストークによる影響を低減でき有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】光ヘッド装置の概念的構成図
【図２】遮光素子の平面模式図
【図３】遮光素子のレンズシフトによる遮光領域の移動の様子を示す模式図
【図４】遮光素子を構成する透過率可変領域を示す平面模式図
【図５】第１の実施形態にかかる遮光素子の断面模式図
【図６】対物レンズのレンズシフトが発生したときの迷光、信号光の光路を示す模式図
【図７】光検出器上に到達する迷光、信号光を示す平面模式図
【図８】遮光領域を構成する各小領域の透過率を変化させた遮光素子の平面模式図
【図９】透過率が最大となる領域から透過率最小領域に渡る透過率分布図
【図１０】小領域の透過率分布を設けるセグメント構成の平面模式図およびＤｕｔｙ比に対する０次回折効率の特性を示すグラフ
【図１１】第４の実施形態にかかる遮光素子の断面模式図および入射光の変調状態を示す模式図
【図１２】第５の実施形態にかかる遮光素子の断面模式図および入射光の変調状態を示す模式図
【図１３】第６の実施形態にかかる遮光素子の断面模式図
【図１４】第７の実施形態にかかる遮光素子の平面模式図および光検出器上に到達する迷光、信号光を示す平面模式図
【図１５】実施例２にかかる遮光領域および透過率の分布を示す模式図
【図１６】２層光ディスク再生時の光路模式図
【図１７】従来のホログラム素子の平面模式図
【符号の説明】
【０１００】
１０、４０ａ、４０ｂ  光ヘッド装置
１１  光源
１２ａ、１２ｂ、４５  コリメータレンズ
１３  ビームスプリッタ
１４、４４ａ、４４ｂ  対物レンズ
１５、４３  光ディスク
１５ａ、４３ａ、４３ｂ  情報記録面
１６、４８  光検出器
１７ａ、１７ｂ、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、４６ａ、４６ｂ、６０、８０、９０、１００、１１０  遮光素子
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、６１、１１１  固定透過率領域
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、６２、１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ  可変透過率領域
３３ａ、３３ｂ、４７ａ、４７ｂ、６４、１３１  遮光領域
３３ｃ、６７ａ、６７ｂ、６８ａ、６８ｂ、７１  小領域
３４ａ、３４ｂ、６５  透過領域
３５ａ、３５ｂ、３８ａ、３８ｂ、８３、８４、９３、９４、１０３ａ、１０３ｂ  電極部
３６ａ、３６ｂ、８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、９１ａ、９１ｂ、９１ｃ、９１ｄ、１０１ａ、１０１ｂ  透明基板
３７、８２、８２ａ、８２ｂ、９５、９５ａ、９５ｂ、１０２  液晶層
３９、１０４、２１１  回折格子
４１ａ、４１ｂ、５２、１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ  信号光
４２ａ、４２ｂ、５３、１２１  迷光
５１、１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ  受光エリア
５４、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ  迷光の光量が低減されて到達する領域
６６  透過率最小領域
７２ａ、７２ｂ、７３ａ、７３ｂ、７４  セグメント
７５ａ  回折格子の凸部
７５ｂ  回折格子の凹部
８５  偏光子
９２  λ／４板
９６  コレステリック相液晶層
１３１  透過率の分布を示す領域
２０１、２０２、２０３  光ディスクの層
２０４、２０５、２０６  光ディスクから反射される光
２１０  ホログラム素子
２１２  回折格子が無い領域
【図１】
2010009690.tif 000004
【図２】
2010009690.tif 000005
【図３】
2010009690.tif 000006
【図４】
2010009690.tif 000007
【図５】
2010009690.tif 000008
【図６】
2010009690.tif 000009
【図７】
2010009690.tif 000010
【図８】
2010009690.tif 000011
【図９】
2010009690.tif 000012
【図１０】
2010009690.tif 000013
【図１１】
2010009690.tif 000014
【図１２】
2010009690.tif 000015
【図１３】
2010009690.tif 000016
【図１４】
2010009690.tif 000017
【図１５】
2010009690.tif 000018
【図１６】
2010009690.tif 000019
【図１７】
2010009690.tif 000020