(57)【要約】  半導体レーザと偏光ビームスプリッタの間に、光学軸の方向が互いに異なる同心円状の複数の領域に分割された液晶高分子層を含む偏光方向制御素子を設ける。記録時には液晶高分子に電圧を印加する。このとき、偏光方向制御素子は入射光に対して全波長板として働くので、偏光ビームスプリッタからの出射光は入射光と強度分布が同じであり、対物レンズにおけるリム強度が低くなる。一方、再生時には液晶高分子に電圧を印加しない。このとき、偏光方向制御素子は入射光に対して中心部ほど偏光方向を大きく回転させる１／２波長板として働くので、偏光ビームスプリッタからの出射光は入射光に比べて中心部ほど強度が低くなり、対物レンズにおけるリム強度が高くなる。
2008111352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された往路の往路光を光記録媒体上に集光する対物レンズと、
前記対物レンズにより集光されて前記光記録媒体で反射された復路の復路光を受光する光検出器と、
前記往路光と前記復路光とを分離する光分離手段と、
前記往路光の光路中に設けられ、前記往路光の光軸に垂直な断面内における位置に応じて入射光に対する出射光の強度を変化させ、前記往路光の位相分布を変化させることなく前記往路光の強度分布を切り替え可能な強度分布切替手段と
を具備する光ヘッド装置。
【請求項２】
前記強度分布切替手段は、前記往路光のビーム径を変化させるレンズ作用によらずに、前記対物レンズの中心を通る光の強度に対する前記対物レンズの縁を通る光の強度の比によって示されるリム強度を変えて、前記強度分布を切り替え可能である
請求の範囲１に記載の光ヘッド装置。
【請求項３】
前記強度分布切替手段は、
前記光記録媒体に情報を記録するときに対応する第１の強度分布と、
前記光記録媒体から情報を再生するときに対応する第２の強度分布と
の間で前記強度分布を切り替え可能である
請求の範囲１または請求の範囲２に記載の光ヘッド装置。
【請求項４】
前記強度分布切替手段は、
前記光軸に垂直な断面内における位置に応じて入射光に対する出射光の偏光状態を変化させる波長板と、
偏光ビームスプリッタと
を備える
請求の範囲１から請求の範囲３のいずれかに記載の光ヘッド装置。
【請求項５】
前記強度分布切替手段は、前記光軸に垂直な断面内における位置に応じて入射光に対する出射光の透過率を変化させる回折格子を備える
請求の範囲１から請求の範囲３のいずれかに記載の光ヘッド装置。
【請求項６】
前記強度分布切替手段は、
それぞれの電極が単一の領域から構成される透明電極対と、
前記透明電極対に挟まれ、前記透明電極対に印加される電圧に応じて配向方向を変える液晶高分子を含む液晶高分子層と
を備える
請求の範囲１から請求の範囲５のいずれかに記載の光ヘッド装置。
【請求項７】
請求の範囲１から請求の範囲６のいずれかに記載の光ヘッド装置と、
前記強度分布切替手段を駆動して前記強度分布を切り替える駆動回路と
を具備する
光学式情報記録再生装置。
【請求項８】
光源から出射された往路の往路光を対物レンズにより光記録媒体上に集光する集光ステップと、
前記対物レンズにより集光されて前記光記録媒体で反射された復路の復路光を受光する光検出ステップと、
前記往路光と前記復路光とを分離する光分離ステップと、
前記往路光の位相分布を変化させることなく、前記往路光の光軸に垂直な断面内における位置に応じて前記往路光の強度を変化させて、前記往路光の強度分布を切り替える強度分布切替ステップと
を具備する光学式情報記録再生方法。
【請求項９】
前記強度分布切替ステップは、
前記光記録媒体に情報を記録するとき、前記強度分布を第１の強度分布に切り替えるステップと、
前記光記録媒体から情報を再生するとき、前記強度分布を第２の強度分布に切り替えるステップと
を備える
請求の範囲８に記載の光学式情報記録再生方法。
【請求項１０】
前記強度分布切替ステップは、前記対物レンズの中心を通る光の強度に対する前記対物レンズの縁を通る光の強度の比によって示されるリム強度を変えて前記強度分布を切り替えるステップを備える
請求の範囲８または請求の範囲９に記載の光学式情報記録再生方法。
【請求項１１】
前記光記録媒体に情報を記録するときの前記リム強度は、前記光記録媒体から情報を再生するときの前記リム強度より小さい
請求の範囲１０に記載の光学式情報記録再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記録媒体に対して情報の記録や再生を行うための光ヘッド装置、ならびにそれを用いた光学式情報記録再生装置および光学式情報記録再生方法に関する。なお、本出願は、日本出願番号２００７−６２９０２に基づく優先権を主張するものであり、日本出願番号２００７−６２９０２における開示内容は引用により本出願に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
光学式情報記録再生装置における記録密度は、光ヘッド装置が光記録媒体上に形成する集光スポットの径の２乗に反比例する。すなわち、集光スポットの径が小さいほど記録密度は高くなる。ところで、光ヘッド装置の光源から光記録媒体へ向かう光の往路において、対物レンズの縁を通る光の強度の、対物レンズの中心を通る光の強度に対する比をリム強度と呼ぶ。リム強度が大きいほど集光スポットの径は小さくなるが、往路における光学系の効率は低くなる。すなわち、集光スポットの径と往路における光学系の効率とはトレードオフの関係にある。【０００３】
光記録媒体への情報の記録時には、集光スポットの中心部の強度が強い領域のみが記録マークの形成に寄与する。そのため、集光スポットの径が多少大きくても、集光スポットの径に比べて小さい記録マークを形成することができ、形成される記録マークの品質はそれほど劣化しない。すなわち、集光スポットの径は多少大きくとも構わない。一方、光記録媒体へは高いパワーの光を照射する必要があるため、往路における光学系の効率はできるだけ高いことが望ましい。これに対し、光記録媒体からの情報の再生時には、集光スポットの全体が信号の再生に寄与する。そのため、集光スポットの径が大きいと、再生すべき記録マークの周囲の記録マークからの信号が再生すべき記録マークからの信号に混入し、再生される信号の品質が劣化する。すなわち、集光スポットの径はできるだけ小さいことが望ましい。一方、光記録媒体へは低いパワーの光を照射すれば良いため、往路における光学系の効率は多少低くても構わない。【０００４】
以上より、集光スポットの径と往路における光学系の効率のトレードオフの関係を打破し、光学式情報記録再生装置における記録密度を高めるには、光記録媒体への情報の記録時には、往路における光学系の効率をできるだけ高くし、光記録媒体からの情報の再生時には、集光スポットの径をできるだけ小さくすることが有効である。そのために、光ヘッド装置は、光記録媒体への情報の記録時と光記録媒体からの情報の再生時とで、対物レンズにおけるリム強度を切り替える機能を備えるとよい。すなわち、記録時にはリム強度を小さくして集光スポットの径を多少大きくして光学系の効率をできるだけ高くし、再生時にはリム強度を大きくして集光スポットの径をできるだけ小さくして光学系の効率をやや低くするとよい。【０００５】
光記録媒体への情報の記録時と光記録媒体からの情報の再生時とで対物レンズにおけるリム強度を切り替える機能を有する光ヘッド装置は、例えば、特開２００６−１０７６５０号公報に開示されている。図１にその光ヘッド装置の主要部分が示される。モジュール２９に内蔵された半導体レーザからの出射光は、モジュール２９の窓部に設けられた回折光学素子を一部が透過し、コリメータレンズ３０で平行光化され、偏光方向切替素子３１、偏光性レンズ３２を通り、１／４波長板３３で直線偏光から円偏光へ変換され、対物レンズ３４でディスク３５上に集光される。ディスク３５からの反射光は、対物レンズ３４を逆向きに通り、１／４波長板３３で円偏光から往路の光と偏光方向が直交した直線偏光へ変換され、偏光性レンズ３２、偏光方向切替素子３１、コリメータレンズ３０を逆向きに通り、モジュール２９の窓部に設けられた回折光学素子で一部が回折され、モジュール２９に内蔵された光検出器で受光される。偏光方向切替素子３１は、入射光の偏光方向を変化させない全波長板としての働きと、入射光の偏光方向を９０°変化させる１／２波長板としての働きを切り替える機能を有する。【０００６】
図２Ａ〜２Ｂは偏光性レンズ３２の断面図である。偏光性レンズ３２は、ガラス基板３６ａとガラス基板３６ｂとの間に液晶高分子層３７ａと充填材３８ａとを挟み、ガラス基板３６ｂとガラス基板３６ｃとの間に液晶高分子層３７ｂと充填材３８ｂとを挟んだ構成である。液晶高分子層３７ａと充填材３８ａとの境界面には、液晶高分子層３７ａが凹形状、充填材３８ａが凸形状となるレンズが形成されている。液晶高分子層３７ｂと充填材３８ｂとの境界面には、液晶高分子層３７ｂが凸形状、充填材３８ｂが凹形状となるレンズが形成されている。液晶高分子層３７ａ、３７ｂは一軸の屈折率異方性を有し、その異常光成分に対する屈折率は常光成分に対する屈折率に比べて大きい。一方、充填材３８ａ、３８ｂの屈折率は、液晶高分子層３７ａ、３７ｂの常光成分に対する屈折率と等しい。【０００７】
ディスク３５への情報の記録時には、偏光方向切替素子３１は入射光の偏光方向を変化させない。このとき、偏光性レンズ３２へ平行光として入射する往路の光は、図２Ａに示されるように、偏光方向が紙面に垂直な直線偏光となり、液晶高分子層３７ａ、３７ｂに対しては常光となる。このため、液晶高分子層３７ａと充填材３８ａとの境界面および液晶高分子層３７ｂと充填材３８ｂとの境界面は、往路の光に対してレンズとして作用しない。その結果、往路の光は偏光性レンズ３２においてビーム径が変化せず、偏光性レンズ３２から平行光として出射する。従って、対物レンズ３４におけるリム強度は小さくなる。これに対し、ディスク３５からの情報の再生時には、偏光方向切替素子３１は入射光の偏光方向を９０°変化させる。このとき、偏光性レンズ３２へ平行光として入射する往路の光は、図２Ｂに示されるように、偏光方向が紙面に平行な直線偏光となり、液晶高分子層３７ａ、３７ｂに対しては異常光となる。このため、液晶高分子層３７ａと充填材３８ａとの境界面は、往路の光に対して凹レンズとして作用し、液晶高分子層３７ｂと充填材３８ｂとの境界面は、往路の光に対して凸レンズとして作用する。その結果、往路の光は偏光性レンズ３２においてビーム径が拡大され、偏光性レンズ３２から平行光として出射する。従って、対物レンズ３４におけるリム強度は大きくなる。このように、図１に示される光ヘッド装置は、レンズ作用を利用して往路の光のビーム径を変化させることにより対物レンズにおけるリム強度を切り替える。このような機能を有する光ヘッド装置の例としては、特表２００６−５００７１０号公報に記載の光ヘッド装置もある。【０００８】
図１に示される光ヘッド装置によるディスク３５からの情報の再生時に、偏光性レンズ３２において往路の光のビーム径を大きく拡大するためには、偏光性レンズ３２における、液晶高分子層３７ａと充填材３８ａとの境界面に形成されたレンズから、液晶高分子層３７ｂと充填材３８ｂとの境界面に形成されたレンズまでの距離を長くする必要がある。すなわち、この光ヘッド装置は、偏光性レンズ３２の厚さを厚くする必要があるため、光ヘッド装置を小型化することが困難である。また、この光ヘッド装置によってディスク３５から情報が再生される時に、偏光性レンズ３２へ入射する往路の光の光軸に対して偏光性レンズ３２が傾くと、この光軸に対して液晶高分子層３７ａと充填材３８ａとの境界面に形成されたレンズおよび液晶高分子層３７ｂと充填材３８ｂとの境界面に形成されたレンズの光軸が傾く。そのため、偏光性レンズ３２から出射する往路の光に収差が発生し、ディスク３５上に形成される集光スポットの形状が乱れる。すなわち、この光ヘッド装置は、偏光性レンズ３２の傾きを高精度に調整する必要があるため、光ヘッド装置を低価格化することが困難である。特表２００６−５００７１０号公報に記載の光ヘッド装置にも同じことがいえる。【０００９】
また、対物レンズにおけるリム強度を切り替える機能を有する従来の光ヘッド装置の別の例として、特開平１１−３１６９６５号公報に記載の光ヘッド装置がある。この光ヘッド装置においては、光源から出射された往路の光の光路中に液晶光学素子が設けられている。液晶光学素子は、入射光の光軸を中心とする円形状の領域および複数の輪帯状の領域に分割されたパタン電極を有する。液晶光学素子のパタン電極の各領域に電圧を印加しない場合、各領域を通る光に対する液晶光学素子の透過率は、ほぼ１００％である。従って、往路の光は液晶光学素子を透過することにより強度分布が変化しない。これに対し、液晶光学素子のパタン電極の各領域に電圧を印加する場合、各領域を通る光に対する液晶光学素子の透過率は、印加される電圧に依存する。入射光の光軸に近い領域には透過率が低くなるような電圧が印加され、入射光の光軸から遠い領域には透過率が高くなるような電圧が印加されると、往路の光の強度分布は、液晶光学素子を透過することによって、光軸に垂直な断面内における中心部の光の強度に対する周辺部の光の強度が相対的に高くなるように変化する。すなわち、液晶光学素子のパタン電極の各領域に適切な電圧を印加することにより、往路の光の対物レンズにおけるリム強度を大きくすることができる。【００１０】
このような、パタン電極に印加される電圧に応じて透過率が変化する液晶光学素子を用いた光ヘッド装置においては、液晶光学素子のパタン電極の各領域に互いに異なる電圧が印加され、各領域を通る光に対する液晶光学素子の透過光の位相が互いに異なる。このような光ヘッド装置では、液晶光学素子の透過光に波面収差が発生して光記録媒体上に形成される集光スポットの形状が乱れ、再生される信号の品質が劣化する。【００１１】
特開２００１−１３４９７２号公報には、半導体レーザ光源と、半導体レーザ光源から出射し光学式情報記録媒体を反射したレーザ光を受光して所定の情報信号を検出する多分割光検出器とを同一筐体内に収納した半導体レーザモジュールが記載されている。この半導体レーザモジュールは、光学式情報記録媒体を反射したレーザ光を多分割光検出器に導く機能を有する直線回折格子またはホログラフィック回折格子が透明部材上に形成され、その透明部材が筐体の窓部に設けられている。これらの回折格子では、半導体レーザ光源から出射されて回折格子を通過するレーザ光束の中で中心部近傍の光束が通過する領域での格子溝幅もしくは格子溝深さと、外縁部近傍の光束が通過する領域での格子溝幅もしくは格子溝深さとが互いに異なっている。【００１２】
特開２００４−８７０９８号公報には、中心軸線と、その中心軸線に対して横方向に延びる第１および第２の曲面表面と、第１の曲面表面と第２の曲面表面との間に延びる外周面とを有する光学素子が開示されている。光が第１の曲面表面に入射し、第２の曲面表面から出射するまでに受ける屈折により、第２の曲面表面から出射する出射光の光強度分布と第１の表面へ入射する入射光の光強度分布とが互いに異なる。この光学素子は、入射光の中心強度に対する周辺強度の比であるリム強度に対する出射光のリム強度の割合であるリム強度改善率Ｒが１．０７以上１．５以下である。【００１３】
特開平５−３１４５７２号公報には、案内溝を有する光磁気記録媒体と、直線偏光のレーザ光を出射する光源と、光検出部と、光路形成部とを備えている光ピックアップ装置が開示されている。光検出部は、上記光磁気記録媒体からの反射光を受光して各種信号を取り出す。光路形成部は、光源からの出射光を光磁気記録媒体に導く一方、その光磁気記録媒体からの反射光を光検出部に導く。そして、光路形成部は、光源からの出射光を光軸位置で高くその周辺部ほど低い伝達特性で光磁気記録媒体に導く手段と、光磁気記録媒体からの反射光を光軸位置で低くその周辺部ほど高い伝達特性で光検出部に導く手段とにより構成されている。【００１４】
特許第２６５５７４７号公報には、光源からのガウス分布型の断面強度分布を有する光束を対物レンズにより集光して光スポットとして光ディスク上に照射し、光ディスクからの反射光を受光素子にて受光することにより光ディスク上の情報を読み取る光ピックアップが開示されている。この光ピックアップでは、光源からの光束の径よりも小さい回折格子を備えた回折素子が、光源と対物レンズとの間であって、光ディスクからの反射光を回折して受光素子へと導く位置に設けられている。
【発明の開示】
【００１５】
本発明の目的は、小型化および低価格化が可能で良好な性能が得られる光ヘッド装置、ならびにそれを用いた光学式情報記録再生装置および光学式情報記録再生方法を提供することにある。
【００１６】
本発明の観点では、光ヘッド装置は、対物レンズと、光検出器と、光分離部と、強度分布切替部とを具備する。対物レンズは、光源から出射された往路の往路光を光記録媒体上に集光する。光検出器は、対物レンズにより集光されて光記録媒体で反射された復路の復路光を受光する。光分離部は、往路光と復路光とを分離する。強度分布切替部は、往路光の光路中に設けられ、往路光の光軸に垂直な断面内における位置に応じて入射光に対する出射光の強度を変化させ、往路光の位相分布を変化させることなく往路光の強度分布を切り替え可能である。
【００１７】
本発明の光学式情報記録再生装置は、上記の光ヘッド装置と、上記光ヘッド装置に内蔵される強度分布切替部を駆動して強度分布を切り替える駆動回路とを具備する。
【００１８】
本発明の他の観点では、光学式情報記録再生方法は、集光ステップと、光検出ステップと、光分離ステップと、強度分布切替ステップとを具備する。集光ステップでは、光源から出射された往路の往路光を対物レンズは光記録媒体上に集光する。光検出ステップは、対物レンズにより集光されて光記録媒体で反射された復路の復路光を受光するステップを含む。光分離ステップでは、往路光と復路光とが分離される。強度分布切替ステップでは、往路光の位相分布を変化させることなく、往路光の光軸に垂直な断面内における位置に応じて往路光の強度を変化させて、往路光の強度分布が切り替わる。
【００１９】
本発明の光ヘッド装置、ならびにそれを用いた光学式情報記録再生装置および光学式情報記録再生方法においては、光記録媒体への情報の記録時と光記録媒体からの情報の再生時で対物レンズにおけるリム強度を切り替えるために、往路の光の光路中に、往路の光の強度分布を切り替える強度分布切替部が設けられている。強度分布切替部は、光記録媒体への情報の記録時と光記録媒体からの情報の再生時との間で、入射光に対する出射光の強度を光軸に垂直な断面内における位置に応じて変化させることにより強度分布を切り替えるものである。これは、レンズ作用を持たせて往路の光のビーム径を変化させることにより強度分布を切り替えるものではない。強度分布切替部にレンズ作用を持たせないことにより、強度分布切替部の厚さを厚くする必要がなく、光ヘッド装置を小型化することが可能になる。また、強度分布切替部にレンズ作用を持たせないことにより、強度分布切替部の傾きを高精度に調整する必要がなく、光ヘッド装置を低価格化することが可能である。さらに、強度分布切替部は、入射光に対する出射光の位相を光軸に垂直な断面内における位置に応じて変化させるものではない。従って、強度分布切替部の出射光に波面収差が発生せず、光ヘッド装置の性能は良好である。
【００２０】
本発明によれば、光ヘッド装置の小型化および低価格化が可能であると共に良好な性能が得られる光ヘッド装置、ならびにそれを用いた光学式情報記録再生装置および光学式情報記録再生方法を提供することができる。すなわち、本発明では、往路の光の強度分布を切り替える強度分布切替部にレンズ作用を持たないため、強度分布切替部の厚さを厚くする必要がなく、また、強度分布切替部の傾きを高精度に調整する必要がなく、光ヘッド装置の小型化および低価格化が可能になる。また、本発明では、強度分布切替部の出射光に波面収差が発生しないため、良好な性能が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
上記発明の目的、効果、特徴は、添付される図面と連携して実施の形態の記述から、より明らかになる。
【図１】図１は、従来の光ヘッド装置の構成を示す図である。
【図２】図２Ａ〜２Ｂは、従来の光ヘッド装置の偏光性レンズの断面を示す図である。
【図３】図３は、本発明の第一の実施の形態に係る光ヘッド装置の構成を示す図である。
【図４】図４Ａ〜４Ｂは、本発明の第一の実施の形態に係る偏光方向制御素子の断面図である。
【図５】図５は、本発明の第一の実施の形態に係る偏光方向制御素子の平面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る強度分布切替部への入射光の強度分布を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係る強度分布切替部の透過率分布を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態に係る強度分布切替部からの出射光の強度分布を示す図である。
【図９】図９は、本発明の第二の実施の形態に係る偏光方向制御素子の平面図である。
【図１０】図１０Ａ〜１０Ｂは、本発明の実施の形態に係る強度分布切替部への入射光の強度分布を示す図である。
【図１１】図１１Ａ〜１１Ｂは、本発明の実施の形態に係る強度分布切替部の透過率分布を示す図である。
【図１２】図１２Ａ〜１２Ｂは、本発明の実施の形態に係る強度分布切替部からの出射光の強度分布を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の第三の実施の形態に係る偏光方向制御素子の平面図である。
【図１４】図１４は、本発明の第四の実施の形態に係る偏光方向制御素子の平面図である。
【図１５】図１５Ａ〜１５Ｂは、本発明の第五の実施の形態に係る透過率制御素子の断面図である。
【図１６】図１６は、本発明の第五の実施の形態に係る透過率制御素子の平面図である。
【図１７】図１７は、本発明の第六の実施の形態に係る透過率制御素子の平面図である。
【図１８】図１８は、本発明の第七の実施の形態に係る光学式情報記録再生装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図３に、本発明の第一の実施の形態に係る光ヘッド装置の構成が示される。光ヘッド装置６０は、半導体レーザ１、ビーム整形レンズ２、コリメータレンズ３、偏光方向制御素子４、偏光ビームスプリッタ５、１／４波長板６、対物レンズ７、円筒レンズ９、凸レンズ１０、光検出器１１を具備する。【００２３】
光源である半導体レーザ１から出射される出射光は、ビーム整形レンズ２で断面形状が楕円形から円形へ変換され、コリメータレンズ３で平行光化される。平行光化された光は、偏光方向制御素子４を通り、光分離部である偏光ビームスプリッタ５へ入射してＰ偏光成分の殆んど全てが透過し、１／４波長板６で直線偏光から円偏光へ変換され、対物レンズ７で光記録媒体であるディスク８上へ集光される。ディスク８からの反射光は、対物レンズ７を逆向きに通り、１／４波長板６で円偏光から往路の光と偏光方向が直交した直線偏光へ変換され、偏光ビームスプリッタ５へＳ偏光として入射して殆んど全てが反射され、円筒レンズ９、凸レンズ１０を通り、光検出器１１で受光される。本実施の形態において、偏光方向制御素子４と偏光ビームスプリッタ５とは、強度分布切替部を構成する。偏光方向制御素子４は後に述べるように波長板を含んでいる。【００２４】
光検出器１１は、円筒レンズ９、凸レンズ１０により形成される２つの焦線の中間に設けられており、ディスク８の半径方向に対応する分割線およびディスク８の接線方向に対応する分割線で隔てられた４つの受光部を有する。４つの受光部から出力される電圧信号に基づいて、フォーカス誤差信号、トラック誤差信号、およびディスク８に記録されたマーク／スペース信号である再生信号が検出される。フォーカス誤差信号は公知の非点収差法により検出され、トラック誤差信号は公知のプッシュプル法により検出される。再生信号は４つの受光部から出力される電圧信号の和の高周波成分から検出される。【００２５】
半導体レーザ１の活性層に平行な方向をＸ方向、活性層に垂直な方向をＹ方向とする。半導体レーザ１からの出射光は、Ｘ方向のビームの広がり角がＹ方向のビームの広がり角に比べて小さい。そのため、出射光の断面形状は、Ｘ方向を短軸、Ｙ方向を長軸とする楕円形である。ビーム整形レンズ２は、Ｘ方向のビームの広がり角を拡大してＹ方向のビームの広がり角と等しくすることにより、往路の光の断面形状を楕円形から円形へ変換する。ここで、半導体レーザ１におけるＸ方向のビームの広がり角を８．５°（半値全角／ＨＷＨＭ：Ｈａｌｆ  Ｗｉｄｔｈ  ａｔ  Ｈａｌｆ  Ｍａｘｉｍｕｍ）、Ｙ方向のビームの広がり角を２０．０°（半値全角）とし、ビーム整形レンズ２におけるＸ方向のビームの広がり角の拡大率を２．３５倍とする。また、コリメータレンズ３の焦点距離を１２．２ｍｍ、対物レンズ７の焦点距離を３．０ｍｍとする。このとき、偏光方向制御素子４を用いない場合の、対物レンズ７におけるリム強度は、Ｘ方向、Ｙ方向とも０．５５となる。【００２６】
図４Ａ〜４Ｂは、偏光方向制御素子４の断面図である。偏光方向制御素子４は、ガラス基板１２ａとガラス基板１２ｂとの間に液晶高分子層１４を挟んだ構成である。ガラス基板１２ａ、１２ｂの液晶高分子層１４側の面には、液晶高分子層１４に交流電圧を印加するための透明電極１３ａ、１３ｂがそれぞれ形成されている。図中の矢印は、液晶高分子層１４の液晶高分子の長手方向を示している。液晶高分子層１４は、光学軸の方向が液晶高分子の長手方向である一軸の屈折率異方性を有する。液晶高分子の長手方向に平行な方向の偏光成分（異常光成分）に対する屈折率をｎｅ、長手方向に垂直な方向の偏光成分（常光成分）に対する屈折率をｎｏとすると、ｎｅはｎｏに比べて大きい。【００２７】
透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値が３．５Ｖ〜５Ｖの範囲内にある場合、図４Ａに示されるように、液晶高分子層１４の液晶高分子の長手方向は、入射光の光軸にほぼ平行な方向となる。従って、入射光に対する液晶高分子層１４の屈折率はｎｏとなる。このとき、偏光方向制御素子４は、入射光の偏光方向を変化させない全波長板として作用する。これに対し、透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値が０Ｖ〜１．５Ｖの範囲内にある場合、図４Ｂに示されるように、液晶高分子層１４の液晶高分子の長手方向は、入射光の光軸にほぼ垂直な方向となる。従って、入射光に対する液晶高分子層１４の屈折率は、異常光成分に対してはｎｅ、常光成分に対してはｎｏとなる。ここで、入射光の波長をλ、液晶高分子層１４の厚さをｔとしたとき、２π（ｎｅ−ｎｏ）ｔ／λ＝πが成り立つように厚さｔの値を定める。このとき、偏光方向制御素子４ａは、入射光の偏光方向を所定の角度だけ変化させる１／２波長板として作用する。【００２８】
図５は、偏光方向制御素子４の平面図である。第一の実施の形態に係る偏光方向制御素子４は、図５に示されるように、４領域に分割されて制御される偏光方向制御素子４ａである。偏光方向制御素子４ａにおける液晶高分子層１４は、入射光の光軸を中心とする３つの同心円により、領域１５ａ〜１５ｄの４つの領域に分割されている。図中の矢印は、透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値が０Ｖ〜１．５Ｖの範囲内にある場合の、液晶高分子層１４の液晶高分子の長手方向を示している。液晶高分子の長手方向は、領域１５ａ〜１５ｄの間で互いに異なっており、領域１５ｄにおいてはＸ方向と一致しているが、領域１５ｃ、１５ｂ、１５ａの順にＸ方向に対する角度が大きくなる。【００２９】
ここで、入射光の偏光方向はＸ方向と一致している。このとき、液晶高分子層１４の液晶高分子の長手方向のＸ方向に対する角度をαとすると、偏光方向制御素子４ａは、入射光の偏光方向を２αだけ変化させる１／２波長板として作用する。但し、αの値は領域１５ａ〜１５ｄの間で互いに異なる。ここで、対物レンズ７の開口数を０．６５とすると、図５に一点鎖線で示されるように、対物レンズ７の有効半径は、３ｍｍ×０．６５＝１．９５ｍｍとなる。また、領域１５ａと領域１５ｂとの境界の円の半径を０．８６ｍｍ、領域１５ｂと領域１５ｃとの境界の円の半径を１．４４ｍｍ、領域１５ｃと領域１５ｄとの境界の円の半径を１．８１ｍｍとする。さらに、領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄにおけるαの値をそれぞれ１７．０°、１３．６°、９．４°、０°とする。【００３０】
偏光ビームスプリッタ５に対するＰ偏光の偏光方向は、Ｘ方向と一致している。偏光方向制御素子４ａの透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値が３．５Ｖ〜５Ｖの範囲内にある場合、偏光ビームスプリッタ５への入射光はＰ偏光となり、偏光ビームスプリッタ５を殆んど全てが透過する。これに対し、偏光方向制御素子４ａの透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値が０Ｖ〜１．５Ｖの範囲内にある場合、偏光ビームスプリッタ５への入射光は、Ｐ偏光に対して偏光方向が２αだけ変化した直線偏光となり、偏光ビームスプリッタ５をｃｏｓ２２αの透過率で透過する。但し、αの値は領域１５ａ〜１５ｄの間で互いに異なる。【００３１】
偏光方向制御素子４ａと偏光ビームスプリッタ５とにより構成される強度分布切替部への入射光の強度分布、強度分布切替部の透過率分布、強度分布切替部からの出射光の強度分布の関係が、図６〜図８に示される。各図の横軸Ｒは、光軸に垂直な断面内における光軸からの距離を表しており、各図の縦軸は、それぞれ光軸を通る断面内における入射光の強度、透過率、出射光の強度を表している。【００３２】
図６は、強度分布切替部への入射光の強度分布を示している。対物レンズ７の中心（Ｒ＝０ｍｍ）を通る光の強度を１とすると、対物レンズ７の縁（Ｒ＝１．９５ｍｍ）を通る光の強度は０．５５となる。偏光方向制御素子４ａの透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値が３．５Ｖ〜５Ｖの範囲内にある場合、強度分布切替部の透過率は、光軸からの距離Ｒによらず１である。このとき、強度分布切替部からの出射光の強度分布は、図６に示されるものと同じになる。従って、対物レンズ７におけるリム強度は０．５５となる。これに対し、偏光方向制御素子４ａの透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値が０Ｖ〜１．５Ｖの範囲内にある場合、強度分布切替部の透過率分布は、図７の実線で示されるようになる。すなわち、０ｍｍ＜Ｒ＜０．８６ｍｍの範囲では透過率は０．６９であり、０．８６ｍｍ＜Ｒ＜１．４４ｍｍの範囲では透過率は０．７９であり、１．４４ｍｍ＜Ｒ＜１．８１ｍｍの範囲では透過率は０．９０であり、１．８１ｍｍ＜Ｒ＜１．９５ｍｍの範囲では透過率は１である。このとき、強度分布切替部からの出射光の強度分布は、図８の実線で示されるようになる。対物レンズ７の中心（Ｒ＝０ｍｍ）を通る光の強度は０．６９であり、対物レンズ７の縁（Ｒ＝１．９５ｍｍ）を通る光の強度は０．５５である。従って、対物レンズ７におけるリム強度は０．８０となる。【００３３】
ここで、半導体レーザ１からの出射光の波長を４０５ｎｍとする。ディスク８へ情報を記録する場合には、偏光方向制御素子４ａの透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値を３．５Ｖ〜５Ｖの範囲内とする。これにより、対物レンズ７におけるリム強度は０．５５となる。このとき、ディスク８上に形成される集光スポットの径は０．５２９μｍ（１／ｅ２全幅）となり、往路における光学系の効率は４５．０％となる。これに対し、ディスク８から情報を再生する場合には、偏光方向制御素子４ａの透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値を０Ｖ〜１．５Ｖの範囲内とする。これにより、対物レンズ７におけるリム強度は０．８０となる。このとき、ディスク８上に形成される集光スポットの径は０．５１８μｍ（１／ｅ２全幅）となり、往路における光学系の効率は３６．７％となる。すなわち、ディスク８への情報の記録時には、リム強度を小さくすることにより集光スポットの径を多少大きくすると共に往路における光学系の効率を高くし、ディスク８からの情報の再生時には、リム強度を大きくすることにより集光スポットの径を小さくすると共に往路における光学系の効率をやや低くすることができる。【００３４】
本発明の第二の実施の形態に係る光ヘッド装置は、図３に示される光ヘッド装置６０のビーム整形レンズ２が削除され、偏光方向制御素子４は偏光方向制御素子４ｂに置き換わる。ビーム整形レンズ２を削除することにより、往路の光の断面形状はＸ方向を短軸、Ｙ方向を長軸とする楕円形になる。ここで、半導体レーザ１におけるＸ方向のビームの広がり角を８．５°（半値全角）、Ｙ方向のビームの広がり角を２０．０°（半値全角）とする。また、コリメータレンズ３の焦点距離を２０．０ｍｍ、対物レンズ７の焦点距離を３．０ｍｍとする。このとき、偏光方向制御素子４ｂを用いない場合の、対物レンズ７におけるリム強度は、Ｘ方向に関しては０．３０、Ｙ方向に関しては０．８０となる。【００３５】
偏光方向制御素子４ｂの断面図は、図４Ａ〜４Ｂに示されるものと同じである。透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値が３．５Ｖ〜５Ｖの範囲内にある場合、偏光方向制御素子４ｂは、入射光の偏光方向を変化させない全波長板として作用する。これに対し、透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値が０Ｖ〜１．５Ｖの範囲内にある場合、偏光方向制御素子４ｂは、入射光の偏光方向を所定の角度だけ変化させる１／２波長板として作用する。【００３６】
図９は、偏光方向制御素子４ｂの平面図である。偏光方向制御素子４ｂにおける液晶高分子層１４は、光軸に関して対称でＹ方向に平行な６本の直線により７つの領域に分割されている。このうち、光軸を含む領域を領域１５ｅとし、領域１５ｅの両側に位置する２つの領域を領域１５ｆとし、領域１５ｆを挟んで領域１５ｅの反対側に位置する２つの領域を領域１５ｇとし、領域１５ｇを挟んで領域１５ｆの反対側に位置する２つの領域を領域１５ｈとする。図中の矢印は、透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値が０Ｖ〜１．５Ｖの範囲内にある場合の、液晶高分子層１４の液晶高分子の長手方向を示している。液晶高分子の長手方向は領域１５ｅ〜１５ｈの間で互いに異なっており、領域１５ｈにおいてはＸ方向と一致しているが、領域１５ｇ、１５ｆ、１５ｅの順にＸ方向に対する角度が大きくなる。【００３７】
ここで、入射光の偏光方向はＸ方向と一致している。このとき、液晶高分子層１４の液晶高分子の長手方向のＸ方向に対する角度をαとすると、偏光方向制御素子４ｂは、入射光の偏光方向を２αだけ変化させる１／２波長板として作用する。但し、αの値は領域１５ｅ〜１５ｈの間で互いに異なる。ここで、対物レンズ７の開口数を０．６５とすると、図９に一点鎖線で示されるように、対物レンズ７の有効半径は、３ｍｍ×０．６５＝１．９５ｍｍとなる。また、領域１５ｅと領域１５ｆとの境界の直線の光軸からの距離を０．９７ｍｍ、領域１５ｆと領域１５ｇとの境界の直線の光軸からの距離を１．５３ｍｍ、領域１５ｇと領域１５ｈとの境界の直線の光軸からの距離を１．８４ｍｍとする。さらに、領域１５ｅ、１５ｆ、１５ｇ、１５ｈにおけるαの値をそれぞれ２６．１°、２０．１°、１３．６°、０°とする。【００３８】
偏光方向制御素子４ｂと偏光ビームスプリッタ５とにより構成される強度分布切替部への入射光の強度分布、強度分布切替部の透過率分布、強度分布切替部からの出射光の強度分布の関係が、図１０Ａ／Ｂ〜図１２Ａ／Ｂに示される。図の横軸Ｘ、横軸Ｙは、それぞれ光軸に垂直な断面内における光軸からの距離のＸ方向、Ｙ方向の成分を表しており、図１０Ａ／Ｂ〜図１２Ａ／Ｂの縦軸は、それぞれ光軸を通るＸ方向、Ｙ方向の断面内における入射光の強度、透過率、出射光の強度を表している。【００３９】
図１０Ａ〜１０Ｂは、強度分布切替部への入射光の強度分布を示している。対物レンズ７の中心（Ｘ＝０ｍｍ、Ｙ＝０ｍｍ）を通る光の強度を１とすると、対物レンズ７のＸ方向の縁（Ｘ＝１．９５ｍｍ、Ｙ＝０ｍｍ）を通る光の強度は０．３０（図１０Ａ参照）、対物レンズ７のＹ方向の縁（Ｘ＝０ｍｍ、Ｙ＝１．９５ｍｍ）を通る光の強度は０．８０（図１０Ｂ参照）となる。偏光方向制御素子４ｂの透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値が３．５Ｖ〜５Ｖの範囲内にある場合、強度分布切替部の透過率は、Ｘ、Ｙによらず１である。このとき、強度分布切替部からの出射光の強度分布は、図１０Ａ〜１０Ｂに示されるものと同じになる。従って、対物レンズ７におけるリム強度は、Ｘ方向に関しては０．３０、Ｙ方向に関しては０．８０となる。これに対し、偏光方向制御素子４ｂの透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値が０Ｖ〜１．５Ｖの範囲内にある場合、強度分布切替部の透過率分布は、Ｘ方向に関しては図１１Ａの実線、Ｙ方向に関しては図１１Ｂの実線で示されるようになる。すなわち、０ｍｍ＜Ｘ＜０．９７ｍｍの範囲での透過率は０．３７であり、０．９７ｍｍ＜Ｘ＜１．５３ｍｍの範囲での透過率は０．５８であり、１．５３ｍｍ＜Ｘ＜１．８４ｍｍの範囲での透過率は０．７９であり、１．８４ｍｍ＜Ｘ＜１．９５ｍｍの範囲での透過率は１である。このとき、強度分布切替部からの出射光の強度分布は、Ｘ方向に関しては図１２Ａの実線、Ｙ方向に関しては図１２Ｂの実線で示されるようになる。すなわち、対物レンズ７の中心（Ｘ＝０ｍｍ、Ｙ＝０ｍｍ）を通る光の強度は０．３７であり、対物レンズ７のＸ方向の縁（Ｘ＝１．９５ｍｍ、Ｙ＝０ｍｍ）を通る光の強度は０．３０であり、対物レンズ７のＹ方向の縁（Ｘ＝０ｍｍ、Ｙ＝１．９５ｍｍ）を通る光の強度は０．３０である。従って、対物レンズ７におけるリム強度は、Ｘ方向に関しては０．８０、Ｙ方向に関しては０．８０となる。【００４０】
ここで、半導体レーザ１からの出射光の波長を４０５ｎｍとする。ディスク８へ情報を記録する場合には、偏光方向制御素子４ｂの透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値を３．５Ｖ〜５Ｖの範囲内とする。これにより、対物レンズ７におけるリム強度は、Ｘ方向に関しては０．３０、Ｙ方向に関しては０．８０となる。このとき、ディスク８上に形成される集光スポットの径は、Ｘ方向に関しては０．５５７μｍ（１／ｅ２全幅）、Ｙ方向に関しては０．５０８μｍ（１／ｅ２全幅）となり、往路における光学系の効率は３７．６％となる。これに対し、ディスク８から情報を再生する場合には、偏光方向制御素子４ｂの透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値を０Ｖ〜１．５Ｖの範囲内とする。これにより、対物レンズ７におけるリム強度は、Ｘ方向に関しては０．８０、Ｙ方向に関しては０．８０となる。このとき、ディスク８上に形成される集光スポットの径は、Ｘ方向に関しては０．５１５μｍ（１／ｅ２全幅）、Ｙ方向に関しては０．５２０μｍ（１／ｅ２全幅）となり、往路における光学系の効率は１６．９％となる。すなわち、ディスク８への情報の記録時には、Ｘ方向に関するリム強度を小さくすることによりＸ方向に関する集光スポットの径を多少大きくすると共に往路における光学系の効率を高くし、ディスク８からの情報の再生時には、Ｘ方向に関するリム強度を大きくすることによりＸ方向に関する集光スポットの径を小さくすると共に往路における光学系の効率をやや低くすることができる。【００４１】
第一の実施の形態における偏光方向制御素子４ａ、第二の実施の形態における偏光方向制御素子４ｂにおいては、複数の領域に分割された液晶高分子層とそれを挟む単一の領域から構成される透明電極１３ａ、１３ｂを用い、ディスク８からの情報の再生時には、液晶高分子層のそれぞれの領域に応じて長手方向を変化させることにより、入射光の偏光方向を変化させる。これに対し、偏光方向制御素子において、単一の領域から構成される液晶高分子層とそれを挟む複数の領域に分割された透明電極とを用い、ディスク８からの情報の再生時には、透明電極のそれぞれの領域に印加される交流電圧の実効値を変化させることにより、入射光の楕円率を変化させることも可能である。【００４２】
その場合、ディスクへの情報の記録時には、透明電極に印加される交流電圧の実効値は３．５Ｖ〜５Ｖの範囲内とする。この場合、液晶高分子の長手方向は入射光の光軸にほぼ平行な方向となる。このとき、偏光方向制御素子は入射光の楕円率を変化させず、偏光ビームスプリッタへの入射光は偏光ビームスプリッタを殆んど全てが透過する。これに対し、ディスクからの情報の再生時には、透明電極に印加される交流電圧の実効値は１．５Ｖ〜３．５Ｖの範囲内とする。この場合、液晶高分子の長手方向は、入射光の光軸を含み入射光の偏光方向に対して４５°の角度をなす面内で、入射光の光軸に垂直な方向に対して所定の角度をなす。この角度は交流電圧の実効値に対してほぼ線形に変化する。このとき、偏光方向制御素子は交流電圧の実効値に応じて入射光の楕円率を変化させ、偏光ビームスプリッタへの入射光は偏光ビームスプリッタを交流電圧の実効値に応じた透過率で透過する。但し、交流電圧の実効値は透明電極の複数の領域の間で互いに異なっているため、偏光方向制御素子への入射光の楕円率の変化量、偏光ビームスプリッタの透過率は、透明電極の複数の領域の間で互いに異なる。【００４３】
本発明の第三の実施の形態に係る光ヘッド装置は、図３に示される光ヘッド装置６０の偏光方向制御素子４を偏光方向制御素子４ｃで置き換えたものである。ビーム整形レンズ２は、往路の光の断面形状を楕円形から円形へ変換する。ここで、半導体レーザ１におけるＸ方向のビームの広がり角を８．５°（半値全角）、Ｙ方向のビームの広がり角を２０．０°（半値全角）とし、ビーム整形レンズ２におけるＸ方向のビームの広がり角の拡大率を２．３５倍とする。また、コリメータレンズ３の焦点距離を１２．２ｍｍ、対物レンズ７の焦点距離を３．０ｍｍとする。このとき、偏光方向制御素子４ｃを用いない場合の、対物レンズ７におけるリム強度は、Ｘ方向、Ｙ方向とも０．５５となる。【００４４】
偏光方向制御素子４ｃの断面図は、図４Ａ〜４Ｂに示されるものと同じである。透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値が３．５Ｖ〜５Ｖの範囲内にある場合、偏光方向制御素子４ｃは、入射光の偏光方向を変化させない全波長板として作用する。これに対し、透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値が０Ｖ〜１．５Ｖの範囲内にある場合、偏光方向制御素子４ｃは、入射光の偏光方向を所定の角度だけ変化させる１／２波長板として作用する。【００４５】
図１３は、偏光方向制御素子４ｃの平面図である。図中の矢印は、透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値が０Ｖ〜１．５Ｖの範囲内にある場合の、液晶高分子層１４の液晶高分子の長手方向を示している。液晶高分子の長手方向は、光軸からの距離が対物レンズ７の有効半径と等しい位置においてはＸ方向と一致しているが、光軸からの距離が小さくなるに従ってＸ方向に対する角度が大きくなる。【００４６】
ここで、入射光の偏光方向はＸ方向と一致している。このとき、液晶高分子層１４の液晶高分子の長手方向のＸ方向に対する角度をαとすると、偏光方向制御素子４ｃは、入射光の偏光方向を２αだけ変化させる１／２波長板として作用する。但し、αの値は光軸からの距離によって異なる。ここで、対物レンズ７の開口数を０．６５とすると、図１３に一点鎖線で示されるように、対物レンズ７の有効半径は、３ｍｍ×０．６５＝１．９５ｍｍとなる。また、光軸からの距離をＲ（ｍｍ）としたとき、ｃｏｓ２２α＝０．５５／０．８０×ｅｘｐ［ｌｏｇ（０．８０／０．５５）×（Ｒ／１．９５）２］が成り立つようにαの値を定める。【００４７】
偏光方向制御素子４ｃの透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値が３．５Ｖ〜５Ｖの範囲内にある場合、強度分布切替部の透過率は、光軸からの距離Ｒによらず１である。このとき、強度分布切替部からの出射光の強度分布は、図６に示されるものと同じになる。従って、対物レンズ７におけるリム強度は０．５５となる。これに対し、偏光方向制御素子４ｃの透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値が０Ｖ〜１．５Ｖの範囲内にある場合、強度分布切替部の透過率分布は、図７に点線で示されるようになる。すなわち、光軸からの距離Ｒが増加するに従って透過率は単調に増加し、Ｒ＝０ｍｍでは透過率は０．６９であり、Ｒ＝１．９５ｍｍでは透過率は１である。このとき、強度分布切替部からの出射光の強度分布は、図８に点線で示されるようになる。対物レンズ７の中心（Ｒ＝０ｍｍ）を通る光の強度は０．６９であり、対物レンズ７の縁（Ｒ＝１．９５ｍｍ）を通る光の強度は０．５５である。従って、対物レンズ７におけるリム強度は０．８０となる。【００４８】
ここで、半導体レーザ１からの出射光の波長を４０５ｎｍとする。ディスク８へ情報を記録する場合には、偏光方向制御素子４ｃの透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値を３．５Ｖ〜５Ｖの範囲内とする。これにより、対物レンズ７におけるリム強度は０．５５となる。このとき、ディスク８上に形成される集光スポットの径は０．５２９μｍ（１／ｅ２全幅）となり、往路における光学系の効率は４５．０％となる。これに対し、ディスク８から情報を再生する場合には、偏光方向制御素子４ｃの透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値を０Ｖ〜１．５Ｖの範囲内とする。これにより、対物レンズ７におけるリム強度は０．８０となる。このとき、ディスク８上に形成される集光スポットの径は０．５１９μｍ（１／ｅ２全幅）となり、往路における光学系の効率は３６．８％となる。すなわち、ディスク８への情報の記録時には、リム強度を小さくすることにより集光スポットの径を多少大きくすると共に往路における光学系の効率を高くし、ディスク８からの情報の再生時には、リム強度を大きくすることにより集光スポットの径を小さくすると共に往路における光学系の効率をやや低くすることができる。【００４９】
本発明の第四の実施の形態に係る光ヘッド装置は、図３に示される光ヘッド装置６０のビーム整形レンズ２が削除され、偏光方向制御素子４は偏光方向制御素子４ｄに置き換わる。ビーム整形レンズ２を削除することにより、往路の光の断面形状は、Ｘ方向を短軸、Ｙ方向を長軸とする楕円形になる。ここで、半導体レーザ１におけるＸ方向のビームの広がり角を８．５°（半値全角）、Ｙ方向のビームの広がり角を２０．０°（半値全角）とする。また、コリメータレンズ３の焦点距離を２０．０ｍｍ、対物レンズ７の焦点距離を３．０ｍｍとする。このとき、偏光方向制御素子４ｄを用いない場合の、対物レンズ７におけるリム強度は、Ｘ方向に関しては０．３０、Ｙ方向に関しては０．８０となる。【００５０】
偏光方向制御素子４ｄの断面図は、図４Ａ〜４Ｂに示されるものと同じである。透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値が３．５Ｖ〜５Ｖの範囲内にある場合、偏光方向制御素子４ｄは、入射光の偏光方向を変化させない全波長板として作用する。これに対し、透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値が０Ｖ〜１．５Ｖの範囲内にある場合、偏光方向制御素子４ｄは、入射光の偏光方向を所定の角度だけ変化させる１／２波長板として作用する。【００５１】
図１４は、偏光方向制御素子４ｄの平面図である。図中の矢印は、透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値が０Ｖ〜１．５Ｖの範囲内にある場合の、液晶高分子層１４の液晶高分子の長手方向を示している。液晶高分子の長手方向は、光軸からの距離のＸ方向の成分が対物レンズ７の有効半径と等しい位置においてはＸ方向と一致しているが、光軸からの距離のＸ方向の成分が小さくなるに従ってＸ方向に対する角度が大きくなる。【００５２】
ここで、入射光の偏光方向はＸ方向と一致している。このとき、液晶高分子層１４の液晶高分子の長手方向のＸ方向に対する角度をαとすると、偏光方向制御素子４ｄは、入射光の偏光方向を２αだけ変化させる１／２波長板として作用する。但し、αの値は光軸からの距離のＸ方向の成分によって異なる。ここで、対物レンズ７の開口数を０．６５とすると、対物レンズ７の有効半径は、図１４に一点鎖線で示されるように、３ｍｍ×０．６５＝１．９５ｍｍとなる。また、光軸からの距離のＸ方向、Ｙ方向の成分をＸ（ｍｍ）、Ｙ（ｍｍ）としたとき、ｃｏｓ２２α＝０．３０／０．８０×ｅｘｐ［ｌｏｇ（０．８０／０．３０）×（Ｘ／１．９５）２］が成り立つようにαの値を定める。【００５３】
偏光方向制御素子４ｄの透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値が３．５Ｖ〜５Ｖの範囲内にある場合、強度分布切替部の透過率は、Ｘ、Ｙによらず１である。このとき、強度分布切替部からの出射光の強度分布は、図１０Ａ〜１０Ｂに示されるものと同じになる。従って、対物レンズ７におけるリム強度は、Ｘ方向に関しては０．３０、Ｙ方向に関しては０．８０となる。これに対し、偏光方向制御素子４ｄの透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値が０Ｖ〜１．５Ｖの範囲内にある場合、強度分布切替部の透過率分布は、Ｘ方向に関しては図１１Ａに点線で示されるようになり、Ｙ方向に関しては図１１Ｂに実線で示されるようになる。すなわち、Ｘが増加するに従って透過率は単調に増加し、Ｘ＝０ｍｍでは透過率は０．３７、Ｘ＝１．９５ｍｍでは透過率は１である。このとき、強度分布切替部からの出射光の強度分布は、Ｘ方向に関しては図１２Ａに点線で示されるようになり、Ｙ方向に関しては図１２Ｂに実線で示されるようになる。対物レンズ７の中心（Ｘ＝０ｍｍ、Ｙ＝０ｍｍ）を通る光の強度は０．３７、対物レンズ７のＸ方向の縁（Ｘ＝１．９５ｍｍ、Ｙ＝０ｍｍ）を通る光の強度は０．３０、対物レンズ７のＹ方向の縁（Ｘ＝０ｍｍ、Ｙ＝１．９５ｍｍ）を通る光の強度は０．３０である。従って、対物レンズ７におけるリム強度はＸ方向に関しては０．８０、Ｙ方向に関しては０．８０となる。【００５４】
ここで、半導体レーザ１からの出射光の波長を４０５ｎｍとする。ディスク８へ情報を記録する場合には、偏光方向制御素子４ｄの透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値を３．５Ｖ〜５Ｖの範囲内とする。これにより、対物レンズ７におけるリム強度は、Ｘ方向に関しては０．３０、Ｙ方向に関しては０．８０となる。このとき、ディスク８上に形成される集光スポットの径は、Ｘ方向に関しては０．５５７μｍ（１／ｅ２全幅）、Ｙ方向に関しては０．５０８μｍ（１／ｅ２全幅）となり、往路における光学系の効率は３７．６％となる。これに対し、ディスク８から情報を再生する場合には、偏光方向制御素子４ｄの透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に印加される交流電圧の実効値を０Ｖ〜１．５Ｖの範囲内とする。これにより、対物レンズ７におけるリム強度は、Ｘ方向に関しては０．８０、Ｙ方向に関しては０．８０となる。このとき、ディスク８上に形成される集光スポットの径は、Ｘ方向に関しては０．５１９μｍ（１／ｅ２全幅）、Ｙ方向に関しては０．５１９μｍ（１／ｅ２全幅）となり、往路における光学系の効率は１７．４％となる。すなわち、ディスク８への情報の記録時には、Ｘ方向に関するリム強度を小さくすることによりＸ方向に関する集光スポットの径を多少大きくすると共に往路における光学系の効率を高くし、ディスク８からの情報の再生時には、Ｘ方向に関するリム強度を大きくすることによりＸ方向に関する集光スポットの径を小さくすると共に往路における光学系の効率をやや低くすることができる。【００５５】
本発明の第五の実施の形態に係る光ヘッド装置は、図３に示される光ヘッド装置６０の偏光方向制御素子４を透過率制御素子１６ａに置き換えたものである。本実施の形態においては、強度分布切替部は、透過率制御素子１６ａにより構成される。透過率制御素子１６ａは、後に述べるように回折格子を含んでいる。ビーム整形レンズ２は、往路の光の断面形状を楕円形から円形へ変換する。ここで、半導体レーザ１におけるＸ方向のビームの広がり角を８．５°（半値全角）、Ｙ方向のビームの広がり角を２０．０°（半値全角）とし、ビーム整形レンズ２におけるＸ方向のビームの広がり角の拡大率を２．３５倍とする。また、コリメータレンズ３の焦点距離を１２．２ｍｍ、対物レンズ７の焦点距離を３．０ｍｍとする。このとき、透過率制御素子１６ａを用いない場合の、対物レンズ７におけるリム強度は、Ｘ方向、Ｙ方向とも０．５５となる。【００５６】
図１５Ａ〜１５Ｂは、透過率制御素子１６ａの断面図である。透過率制御素子１６ａは、ガラス基板１２ｃとガラス基板１２ｄとの間に液晶高分子層１７ａを挟み、ガラス基板１２ｄとガラス基板１２ｅとの間に液晶高分子層１８と充填材１９とを挟み、ガラス基板１２ｅとガラス基板１２ｆとの間に液晶高分子層１７ｂを挟んだ構成である。ガラス基板１２ｃ、１２ｄの液晶高分子層１７ａ側の面には、液晶高分子層１７ａに交流電圧を印加するための透明電極１３ｃ、１３ｄがそれぞれ形成されており、ガラス基板１２ｅ、１２ｆの液晶高分子層１７ｂ側の面には、液晶高分子層１７ｂに交流電圧を印加するための透明電極１３ｅ、１３ｆがそれぞれ形成されている。図中の矢印は、液晶高分子層１７ａ、１７ｂの液晶高分子の長手方向を示している。また、液晶高分子層１８と充填材１９との境界面には回折格子が形成されている。液晶高分子層１７ａ、１７ｂ、１８は、光学軸の方向が液晶高分子の長手方向である一軸の屈折率異方性を有する。液晶高分子の長手方向に平行な方向の偏光成分（異常光成分）に対する屈折率をｎｅ、長手方向に垂直な方向の偏光成分（常光成分）に対する屈折率をｎｏとすると、ｎｅはｎｏに比べて大きい。一方、充填材１９の屈折率は、液晶高分子層１７ａ、１７ｂ、１８の常光成分に対する屈折率ｎｏと等しい。【００５７】
透明電極１３ｃと透明電極１３ｄとの間に印加される交流電圧の実効値および透明電極１３ｅと透明電極１３ｆとの間に印加される交流電圧の実効値が３．５Ｖ〜５Ｖの範囲内にある場合、図１５Ａに示されるように、液晶高分子層１７ａおよび液晶高分子層１７ｂの液晶高分子の長手方向は、入射光の光軸にほぼ平行な方向となる。従って、入射光に対する液晶高分子層１７ａおよび液晶高分子層１７ｂの屈折率はｎｏとなる。このとき、液晶高分子層１７ａおよび液晶高分子層１７ｂは、入射光の偏光方向を変化させない全波長板として作用する。これに対し、透明電極１３ｃと透明電極１３ｄとの間に印加される交流電圧の実効値および透明電極１３ｅと透明電極１３ｆとの間に印加される交流電圧の実効値が０Ｖ〜１．５Ｖの範囲内にある場合、図１５Ｂに示されるように、液晶高分子層１７ａおよび液晶高分子層１７ｂの液晶高分子の長手方向は、入射光の光軸にほぼ垂直な方向となる。従って、入射光に対する液晶高分子層１７ａおよび液晶高分子層１７ｂの屈折率は、異常光成分に対してはｎｅ、常光成分に対してはｎｏとなる。なお、液晶高分子層１７ａおよび液晶高分子層１７ｂの液晶高分子の長手方向の、光軸に垂直な断面内における紙面に平行な方向および紙面に垂直な方向に対する角度は４５°である。ここで、液晶高分子層１７ａおよび液晶高分子層１７ｂへの入射光の波長をλ、液晶高分子層１７ａおよび液晶高分子層１７ｂの厚さをｔとしたとき、２π（ｎｅ−ｎｏ）ｔ／λ＝πが成り立つように厚さｔの値を定める。また、液晶高分子層１７ａおよび液晶高分子層１７ｂへの入射光の偏光方向は、紙面に平行な方向または紙面に垂直な方向であるとする。このとき、液晶高分子層１７ａおよび液晶高分子層１７ｂは、入射光の偏光方向を９０°変化させる１／２波長板として作用する。【００５８】
液晶高分子層１８の液晶高分子の長手方向は、紙面に垂直な方向である。従って、光軸に垂直な断面内において、偏光方向が紙面に垂直な直線偏光をＴＥ偏光、偏光方向が紙面に平行な直線偏光をＴＭ偏光とすると、ＴＥ偏光は液晶高分子層１８に対する異常光、ＴＭ偏光は液晶高分子層１８に対する常光となる。液晶高分子層１８と充填材１９との境界面に形成された回折格子の断面形状は、液晶高分子部の幅と充填材部の幅が等しい矩形状である。ここで、回折格子への入射光の波長をλ、回折格子の液晶高分子部および充填材部の厚さをｔ、回折格子の液晶高分子部と充填材部の間に生じる位相差をφとすると、ＴＥ偏光に対してはφ＝２π（ｎｅ−ｎｏ）ｔ／λ、ＴＭ偏光に対してはφ＝０が成り立つ。このとき、回折格子における透過率はｃｏｓ２（φ／２）で与えられる。【００５９】
図１６は、透過率制御素子１６ａの平面図である。透過率制御素子１６ａにおける液晶高分子層１８および充填材１９は、入射光の光軸を中心とする３つの同心円により、領域１５ａ〜１５ｄの４つの領域に分割されている。回折格子の液晶高分子部および充填材部の厚さｔは、領域１５ａ〜１５ｄの間で互いに異なっており、領域１５ｄにおいてはｔ＝０ｎｍであるが、領域１５ｃ、１５ｂ、１５ａの順に厚さｔは大きくなる。ここで、対物レンズ７の開口数を０．６５とすると、対物レンズ７の有効半径は、図１６に一点鎖線で示されるように、３ｍｍ×０．６５＝１．９５ｍｍとなる。また、領域１５ａと領域１５ｂとの境界の円の半径を０．８６ｍｍ、領域１５ｂと領域１５ｃとの境界の円の半径を１．４４ｍｍ、領域１５ｃと領域１５ｄとの境界の円の半径を１．８１ｍｍとする。さらに、λ＝４０５ｎｍ、ｎｅ−ｎｏ＝０．２５とし、領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄにおける厚さｔの値をそれぞれ３０６ｎｍ、２４４ｎｍ、１７０ｎｍ、０ｎｍとする。このとき、ＴＥ偏光に対しては、領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄにおける位相差φの値はそれぞれ６８．０°、５４．３°、３７．７°、０°となり、ＴＭ偏光に対しては、領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄにおける位相差φの値はいずれも０°となる。【００６０】
透過率制御素子１６ａの透明電極１３ｃと透明電極１３ｄとの間に印加される交流電圧の実効値および透明電極１３ｅと透明電極１３ｆとの間に印加される交流電圧の実効値が３．５Ｖ〜５Ｖの範囲内にある場合、透過率制御素子１６ａへ偏光方向がＸ方向である直線偏光として入射した光は、液晶高分子層１７ａにおいて偏光方向が変化せず、液晶高分子層１８と充填材１９との境界面に形成された回折格子へＴＭ偏光として入射する。この光は、回折格子を殆んど全てが透過し、液晶高分子層１７ｂへ偏光方向がＸ方向である直線偏光として入射する。この光は、液晶高分子層１７ｂにおいて偏光方向が変化せず、透過率制御素子１６ａから出射する。透過率制御素子１６ａにより構成される強度分布切替部の透過率は、回折効率の透過率と一致し、光軸からの距離であるＲによらず１である。このとき、強度分布切替部からの出射光の強度分布は、図６に示されるものと同じになる。従って、対物レンズ７におけるリム強度は０．５５となる。【００６１】
これに対し、透過率制御素子１６ａの透明電極１３ｃと透明電極１３ｄとの間に印加される交流電圧の実効値および透明電極１３ｅと透明電極１３ｆとの間に印加される交流電圧の実効値が０Ｖ〜１．５Ｖの範囲内にある場合、透過率制御素子１６ａへ偏光方向がＸ方向である直線偏光として入射した光は、液晶高分子層１７ａにおいて偏光方向が９０°変化し、液晶高分子層１８と充填材１９との境界面に形成された回折格子へＴＥ偏光として入射する。この光は、回折格子をｃｏｓ２（φ／２）の透過率で透過し、液晶高分子層１７ｂへ偏光方向がＹ方向である直線偏光として入射する。但し、位相差φの値は領域１５ａ〜１５ｄの間で互いに異なる。この光は、液晶高分子層１７ｂにおいて偏光方向が９０°変化し、透過率制御素子１６ａから出射する。透過率制御素子１６ａにより構成される強度分布切替部の透過率分布は、回折効率の透過率分布と一致し、図７に実線で示されるようになる。すなわち、０ｍｍ＜Ｒ＜０．８６ｍｍの範囲では透過率は０．６９であり、０．８６ｍｍ＜Ｒ＜１．４４ｍｍの範囲では透過率は０．７９であり、１．４４ｍｍ＜Ｒ＜１．８１ｍｍの範囲では透過率は０．９０であり、１．８１ｍｍ＜Ｒ＜１．９５ｍｍの範囲では透過率は１である。このとき、強度分布切替部からの出射光の強度分布は、図８に実線で示されるようになる。対物レンズ７の中心（Ｒ＝０ｍｍ）を通る光の強度は０．６９、対物レンズ７の縁（Ｒ＝１．９５ｍｍ）を通る光の強度は０．５５である。従って、対物レンズ７におけるリム強度は０．８０となる。【００６２】
透過率制御素子１６ａから出射した光は、透過率制御素子１６ａの透明電極１３ｃと透明電極１３ｄとの間に印加される交流電圧の実効値および透明電極１３ｅと透明電極１３ｆとの間に印加される交流電圧の実効値によらず、偏光ビームスプリッタ５へＰ偏光として入射する。従って、この光は偏光ビームスプリッタ５を殆んど全てが透過する。【００６３】
ディスク８へ情報を記録する場合には、透過率制御素子１６ａの透明電極１３ｃと透明電極１３ｄとの間に印加される交流電圧の実効値および透明電極１３ｅと透明電極１３ｆとの間に印加される交流電圧の実効値を３．５Ｖ〜５Ｖの範囲内とする。これにより、対物レンズ７におけるリム強度は０．５５となる。このとき、ディスク８上に形成される集光スポットの径は０．５２９μｍ（１／ｅ２全幅）となり、往路における光学系の効率は４５．０％となる。これに対し、ディスク８から情報を再生する場合には、透過率制御素子１６ａの透明電極１３ｃと透明電極１３ｄとの間に印加される交流電圧の実効値および透明電極１３ｅと透明電極１３ｆとの間に印加される交流電圧の実効値を０Ｖ〜１．５Ｖの範囲内とする。これにより、対物レンズ７におけるリム強度は０．８０となる。このとき、ディスク８上に形成される集光スポットの径は０．５１８μｍ（１／ｅ２全幅）となり、往路における光学系の効率は３６．７％となる。すなわち、ディスク８への情報の記録時には、リム強度を小さくすることにより集光スポットの径を多少大きくすると共に往路における光学系の効率を高くし、ディスク８からの情報の再生時には、リム強度を大きくすることにより集光スポットの径を小さくすると共に往路における光学系の効率をやや低くすることができる。【００６４】
本発明の第六の実施の形態に係る光ヘッド装置は、第五の実施の形態における透過率制御素子１６ａを透過率制御素子１６ｂに置き換えると共に、ビーム整形レンズ２を削除したものである。ビーム整形レンズ２を削除することにより、往路の光の断面形状は、Ｘ方向を短軸、Ｙ方向を長軸とする楕円形になる。ここで、半導体レーザ１におけるＸ方向のビームの広がり角を８．５°（半値全角）、Ｙ方向のビームの広がり角を２０．０°（半値全角）とする。また、コリメータレンズ３の焦点距離を２０．０ｍｍ、対物レンズ７の焦点距離を３．０ｍｍとする。このとき、透過率制御素子１６ｂを用いない場合の、対物レンズ７におけるリム強度は、Ｘ方向に関しては０．３０、Ｙ方向に関しては０．８０となる。【００６５】
透過率制御素子１６ｂの断面図は、図１５Ａ〜１５Ｂに示されるものと同じである。透明電極１３ｃと透明電極１３ｄとの間に印加される交流電圧の実効値および透明電極１３ｅと透明電極１３ｆとの間に印加される交流電圧の実効値が３．５Ｖ〜５Ｖの範囲内にある場合、液晶高分子層１７ａおよび液晶高分子層１７ｂは、入射光の偏光方向を変化させない全波長板として作用する。これに対し、透明電極１３ｃと透明電極１３ｄとの間に印加される交流電圧の実効値および透明電極１３ｅと透明電極１３ｆとの間に印加される交流電圧の実効値が０Ｖ〜１．５Ｖの範囲内にある場合、液晶高分子層１７ａおよび液晶高分子層１７ｂは、入射光の偏光方向を９０°変化させる１／２波長板として作用する。また、液晶高分子層１８と充填材１９との境界面に形成された回折格子への入射光の波長をλ、回折格子の液晶高分子部および充填材部の厚さをｔ、回折格子の液晶高分子部と充填材部の間に生じる位相差をφとすると、ＴＥ偏光に対してはφ＝２π（ｎｅ−ｎｏ）ｔ／λ、ＴＭ偏光に対してはφ＝０が成り立つ。このとき、回折格子における透過率はｃｏｓ２（φ／２）で与えられる。【００６６】
図１７は、透過率制御素子１６ｂの平面図である。透過率制御素子１６ｂにおける液晶高分子層１８および充填材１９は、光軸に関して対称でＹ方向に平行な６本の直線により７つの領域に分割されている。このうち、光軸を含む領域を領域１５ｅとし、領域１５ｅの両側に位置する２つの領域を領域１５ｆとし、領域１５ｆを挟んで領域１５ｅの反対側に位置する２つの領域を領域１５ｇとし、領域１５ｇを挟んで領域１５ｆの反対側に位置する２つの領域を領域１５ｈとする。回折格子の液晶高分子部および充填材部の厚さｔは、領域１５ｅ〜１５ｈの間で互いに異なっており、領域１５ｈにおいてはｔ＝０ｎｍであるが、領域１５ｇ、１５ｆ、１５ｅの順に厚さｔは大きくなる。【００６７】
ここで、対物レンズ７の開口数を０．６５とすると、対物レンズ７の有効半径は、図１７に一点鎖線で示されるように、３ｍｍ×０．６５＝１．９５ｍｍとなる。また、領域１５ｅと領域１５ｆとの境界の直線の光軸からの距離を０．９７ｍｍ、領域１５ｆと領域１５ｇとの境界の直線の光軸からの距離を１．５３ｍｍ、領域１５ｇと領域１５ｈとの境界の直線の光軸からの距離を１．８４ｍｍとする。さらに、λ＝４０５ｎｍ、ｎｅ−ｎｏ＝０．２５とし、領域１５ｅ、１５ｆ、１５ｇ、１５ｈにおける厚さｔの値をそれぞれ４７０ｎｍ、３６２ｎｍ、２４４ｎｍ、０ｎｍとする。このとき、ＴＥ偏光に対しては、領域１５ｅ、１５ｆ、１５ｇ、１５ｈにおける位相差φの値は、それぞれ１０４．５°、８０．４°、５４．３°、０°となり、ＴＭ偏光に対しては、領域１５ｅ、１５ｆ、１５ｇ、１５ｈにおける位相差φの値はいずれも０°となる。【００６８】
透過率制御素子１６ｂの透明電極１３ｃと透明電極１３ｄとの間に印加される交流電圧の実効値および透明電極１３ｅと透明電極１３ｆとの間に印加される交流電圧の実効値が３．５Ｖ〜５Ｖの範囲内にある場合、透過率制御素子１６ｂへ偏光方向がＸ方向である直線偏光として入射した光は、液晶高分子層１７ａにおいて偏光方向が変化せず、液晶高分子層１８と充填材１９との境界面に形成された回折格子へＴＭ偏光として入射する。この光は、回折格子を殆んど全てが透過し、液晶高分子層１７ｂへ偏光方向がＸ方向である直線偏光として入射する。この光は、液晶高分子層１７ｂにおいて偏光方向が変化せず、透過率制御素子１６ｂから出射する。透過率制御素子１６ｂにより構成される強度分布切替部の透過率は、回折効率の透過率と一致し、光軸からの距離のＸ方向、Ｙ方向の成分であるＸ、Ｙによらず１である。このとき、強度分布切替部からの出射光の強度分布は、図１０Ａ〜１０Ｂに示されるものと同じになる。従って、対物レンズ７におけるリム強度は、Ｘ方向に関しては０．３０、Ｙ方向に関しては０．８０となる。【００６９】
これに対し、透過率制御素子１６ｂの透明電極１３ｃと透明電極１３ｄとの間に印加される交流電圧の実効値および透明電極１３ｅと透明電極１３ｆとの間に印加される交流電圧の実効値が０Ｖ〜１．５Ｖの範囲内にある場合、透過率制御素子１６ｂへ偏光方向がＸ方向である直線偏光として入射した光は、液晶高分子層１７ａにおいて偏光方向が９０°変化し、液晶高分子層１８と充填材１９との境界面に形成された回折格子へＴＥ偏光として入射する。この光は、回折格子をｃｏｓ２（φ／２）の透過率で透過し、液晶高分子層１７ｂへ偏光方向がＹ方向である直線偏光として入射する。但し、位相差φの値は領域１５ｅ〜１５ｈの間で互いに異なる。この光は、液晶高分子層１７ｂにおいて偏光方向が９０°変化し、透過率制御素子１６ｂから出射する。【００７０】
透過率制御素子１６ｂにより構成される強度分布切替部の透過率分布は、回折効率の透過率分布と一致し、Ｘ方向に関しては図１１Ａに実線で示されるように、Ｙ方向に関しては図１１Ｂに実線で示されるようになる。すなわち、０ｍｍ＜Ｘ＜０．９７ｍｍの範囲では透過率は０．３７であり、０．９７ｍｍ＜Ｘ＜１．５３ｍｍの範囲では透過率は０．５８であり、１．５３ｍｍ＜Ｘ＜１．８４ｍｍの範囲では透過率は０．７９であり、１．８４ｍｍ＜Ｘ＜１．９５ｍｍの範囲では透過率は１である。このとき、強度分布切替部からの出射光の強度分布は、Ｘ方向に関しては図１２Ａに実線で示されるように、Ｙ方向に関しては図１２Ｂに実線で示されるようになる。対物レンズ７の中心（Ｘ＝０ｍｍ、Ｙ＝０ｍｍ）を通る光の強度は０．３７、対物レンズ７のＸ方向の縁（Ｘ＝１．９５ｍｍ、Ｙ＝０ｍｍ）を通る光の強度は０．３０、対物レンズ７のＹ方向の縁（Ｘ＝０ｍｍ、Ｙ＝１．９５ｍｍ）を通る光の強度は０．３０である。従って、対物レンズ７におけるリム強度は、Ｘ方向に関しては０．８０、Ｙ方向に関しては０．８０となる。【００７１】
透過率制御素子１６ｂから出射した光は、透過率制御素子１６ｂの透明電極１３ｃと透明電極１３ｄとの間に印加される交流電圧の実効値および透明電極１３ｅと透明電極１３ｆとの間に印加される交流電圧の実効値によらず、偏光ビームスプリッタ５へＰ偏光として入射する。従って、この光は偏光ビームスプリッタ５を殆んど全てが透過する。【００７２】
ディスク８へ情報を記録する場合には、透過率制御素子１６ｂの透明電極１３ｃと透明電極１３ｄとの間に印加される交流電圧の実効値および透明電極１３ｅと透明電極１３ｆとの間に印加される交流電圧の実効値を３．５Ｖ〜５Ｖの範囲内とする。これにより、対物レンズ７におけるリム強度は、Ｘ方向に関しては０．３０、Ｙ方向に関しては０．８０となる。このとき、ディスク８上に形成される集光スポットの径は、Ｘ方向に関しては０．５５７μｍ（１／ｅ２全幅）、Ｙ方向に関しては０．５０８μｍ（１／ｅ２全幅）となり、往路における光学系の効率は３７．６％となる。これに対し、ディスク８から情報を再生する場合には、透過率制御素子１６ｂの透明電極１３ｃと透明電極１３ｄとの間に印加される交流電圧の実効値および透明電極１３ｅと透明電極１３ｆとの間に印加される交流電圧の実効値を０Ｖ〜１．５Ｖの範囲内とする。これにより、対物レンズ７におけるリム強度は、Ｘ方向に関しては０．８０、Ｙ方向に関しては０．８０となる。このとき、ディスク８上に形成される集光スポットの径は、Ｘ方向に関しては０．５１５μｍ（１／ｅ２全幅）、Ｙ方向に関しては０．５２０μｍ（１／ｅ２全幅）となり、往路における光学系の効率は１６．９％となる。すなわち、ディスク８への情報の記録時には、Ｘ方向に関するリム強度を小さくすることによりＸ方向に関する集光スポットの径を多少大きくすると共に往路における光学系の効率を高くし、ディスク８からの情報の再生時には、Ｘ方向に関するリム強度を大きくすることによりＸ方向に関する集光スポットの径を小さくすると共に往路における光学系の効率をやや低くすることができる。【００７３】
第五の実施の形態における透過率制御素子１６ａ、第六の実施の形態における透過率制御素子１６ｂは、透過率制御素子が含む回折格子への入射光の偏光方向を切り替えることにより、回折格子の液晶高分子部と充填材部との間に生じる位相差を切り替え、回折格子における透過率を切り替える。これに対し、回折格子を構成する液晶高分子層および充填材として、複数の領域に分割された液晶高分子層および充填材を用いると共に、それらを挟む単一の領域から構成される透明電極を用い、透明電極に印加される交流電圧の実効値を切り替えることにより、回折格子の液晶高分子部と充填材部との間に生じる位相差を切り替え、回折格子における透過率を切り替える実施の形態も可能である。この実施の形態においては、ディスクからの情報の再生時には、液晶高分子層および充填材のそれぞれの領域に応じて液晶高分子部および充填材部の厚さを変化させることにより、回折格子の液晶高分子部と充填材部との間に生じる位相差を変化させる。【００７４】
すなわち、ディスクへの情報の記録時には、透明電極に印加される交流電圧の実効値は３．５Ｖ〜５Ｖの範囲内とする。この場合、液晶高分子の長手方向は入射光の光軸にほぼ平行な方向となる。このとき、回折格子の液晶高分子部と充填材部との間に生じる位相差は０となり、回折格子への入射光は回折格子を殆んど全てが透過する。これに対し、ディスクからの情報の再生時には、透明電極に印加される交流電圧の実効値は０Ｖ〜１．５Ｖの範囲内とする。この場合、液晶高分子の長手方向は、入射光の光軸にほぼ垂直で入射光の偏光方向に平行な方向となる。このとき、回折格子の液晶高分子部と充填材部との間に生じる位相差は、液晶高分子部および充填材部の厚さに応じて変化する。従って、回折格子への入射光は、回折格子を液晶高分子部および充填材部の厚さに応じた透過率で透過する。但し、液晶高分子部および充填材部の厚さは、液晶高分子層および充填材の複数の領域の間で互いに異なっているため、回折格子の液晶高分子部と充填材部との間に生じる位相差、回折格子の透過率は、液晶高分子層および充填材の複数の領域の間で互いに異なる。【００７５】
また、回折格子を構成する液晶高分子および充填材として、単一の領域から構成される液晶高分子層および充填材を用いると共に、それらを挟む複数の領域に分割された透明電極を用い、透明電極に印加される交流電圧の実効値を切り替えることにより、回折格子の液晶高分子部と充填材部との間に生じる位相差を切り替え、回折格子における透過率を切り替える実施の形態も可能である。この実施の形態においては、ディスクからの情報の再生時には、透明電極のそれぞれの領域に応じて印加する交流電圧の実効値を変化させることにより、回折格子の液晶高分子部と充填材部の間に生じる位相差を変化させる。【００７６】
すなわち、ディスクへの情報の記録時には、透明電極に印加される交流電圧の実効値は３．５Ｖ〜５Ｖの範囲内とする。この場合、液晶高分子の長手方向は入射光の光軸にほぼ平行な方向となる。このとき、回折格子の液晶高分子部と充填材部との間に生じる位相差は０となり、回折格子への入射光は、回折格子を殆んど全てが透過する。これに対し、ディスクからの情報の再生時には、透明電極に印加される交流電圧の実効値は１．５Ｖ〜３．５Ｖの範囲内とする。この場合、液晶高分子の長手方向は、入射光の光軸を含み入射光の偏光方向に平行な面内で、入射光の光軸に垂直な方向に対して所定の角度をなす。この角度は交流電圧の実効値に対してほぼ線形に変化する。このとき、回折格子の液晶高分子部と充填材部との間に生じる位相差は、交流電圧の実効値に応じて変化する。従って、回折格子への入射光は、回折格子を交流電圧の実効値に応じた透過率で透過する。但し、交流電圧の実効値は透明電極の複数の領域の間で互いに異なっているため、回折格子の液晶高分子部と充填材部との間に生じる位相差、回折格子の透過率は、透明電極の複数の領域の間で互いに異なる。【００７７】
図１８に、本発明の第七の実施の形態に係る光学式情報記録再生装置の構成が示される。光学式情報記録再生装置は、光ヘッド装置６０、変調回路２０、記録信号生成回路２１、半導体レーザ駆動回路２２、増幅回路２３、再生信号処理回路２４、復調回路２５、誤差信号生成回路２６、対物レンズ駆動回路２７、偏光方向制御素子駆動回路２８を具備する。本実施の形態の光ヘッド装置６０は、第一の実施の形態において説明された光ヘッド装置である。これらの回路は、図示されないコントローラにより制御される。【００７８】
ディスク８へデータを記録する場合、変調回路２０は、ディスク８へ記録すべきデータを変調規則に従って変調する。記録信号生成回路２１は、変調回路２０で変調された信号に基づいて、記録ストラテジに従って半導体レーザ１を駆動するための記録信号を生成する。半導体レーザ駆動回路２２は、記録信号生成回路２１で生成された記録信号に基づいて、半導体レーザ１へ記録信号に応じた電流を供給して半導体レーザ１を駆動する。これに対し、ディスク８からデータを再生する場合、半導体レーザ駆動回路２２は、半導体レーザ１からの出射光のパワーが一定になるように、半導体レーザ１へ一定の電流を供給して半導体レーザ１を駆動する。【００７９】
増幅回路２３は、光検出器１１の各受光部から出力される電圧信号を増幅する。ディスク８からデータを再生する場合、再生信号処理回路２４は、増幅回路２３で増幅された電圧信号に基づいて、ディスク８に記録されたマーク／スペース信号である再生信号の生成、波形等化、２値化を行う。復調回路２５は、再生信号処理回路２４で２値化された信号を復調規則に従って復調する。誤差信号生成回路２６は、増幅回路２３で増幅された電圧信号に基づいて、対物レンズ７を駆動するためのフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号を生成する。対物レンズ駆動回路２７は、誤差信号生成回路２６で生成されたフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号に基づいて、図示されないアクチュエータへフォーカス誤差信号およびトラック誤差信号に応じた電流を供給して対物レンズ７を駆動する。【００８０】
さらに、光ヘッド装置６０は、図示されないポジショナによりディスク８の半径方向へ駆動され、ディスク８は、図示されないスピンドルにより回転駆動される。偏光方向制御素子駆動回路２８は、偏光方向制御素子４ａの透明電極１３ａと透明電極１３ｂとの間に交流電圧を印加して偏光方向制御素子４ａを駆動する。偏光方向制御素子駆動回路２８は、ディスク８へデータを記録する場合は交流電圧の実効値を３．５Ｖ〜５Ｖの範囲内とし、ディスク８からデータを再生する場合は交流電圧の実効値を０Ｖ〜１．５Ｖの範囲内とする。なお、このような光学式情報記録再生装置において、光ヘッド装置６０は、第二〜第四の実施の形態において説明された光ヘッド装置でもよい。【００８１】
本発明の第八の実施の形態に係る光学式情報記録再生装置は、第七の実施の形態において説明された光学式情報記録再生装置の光ヘッド装置６０として第五の実施の形態において説明された光ヘッド装置と、偏光方向制御素子駆動回路２８の代わりに透過率制御素子駆動回路を具備する。透過率制御素子駆動回路は、透過率制御素子１６ａの透明電極１３ｃと透明電極１３ｄとの間および透明電極１３ｅと透明電極１３ｆとの間に交流電圧を印加して透過率制御素子１６ａを駆動する。透過率制御素子駆動回路は、ディスク８へデータを記録する場合は交流電圧の実効値を３．５Ｖ〜５Ｖの範囲内とし、ディスク８からデータを再生する場合は交流電圧の実効値を０Ｖ〜１．５Ｖの範囲内とする。なお、このような光学式情報記録再生装置において、光ヘッド装置６０は、第六の実施の形態において説明された光ヘッド装置でもよい。【００８２】
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年11月19日(2008.11.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された往路の往路光を光記録媒体上に集光する対物レンズと、
前記対物レンズにより集光されて前記光記録媒体で反射された復路の復路光を受光する光検出器と、
前記往路光と前記復路光とを分離する光分離手段と、
前記往路光の光路中に設けられ、前記往路光の光軸に垂直な断面内における位置に応じて入射光に対する出射光の強度を変化させ、前記往路光の位相分布を変化させることなく前記往路光の強度分布を切り替え可能な強度分布切替手段と
を具備し、
前記強度分布切替手段は、
入射光に対する出射光の偏光方向を変化させない全波長板と、前記光軸に垂直な断面内における位置に応じて入射光に対する出射光の偏光方向を変化させる１／２波長板との間でその作用を切り替え可能な波長板と、
偏光ビームスプリッタと
を備える光ヘッド装置。
【請求項２】
前記強度分布切替手段は、前記往路光のビーム径を変化させるレンズ作用によらずに、前記対物レンズの中心を通る光の強度に対する前記対物レンズの縁を通る光の強度の比によって示されるリム強度を変えて、前記強度分布を切り替え可能である
請求の範囲１に記載の光ヘッド装置。
【請求項３】
前記強度分布切替手段は、
前記光記録媒体に情報を記録するときに対応する第１の強度分布と、
前記光記録媒体から情報を再生するときに対応する第２の強度分布と
の間で前記強度分布を切り替え可能である
請求の範囲１または請求の範囲２に記載の光ヘッド装置。
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
前記強度分布切替手段は、
それぞれの電極が単一の領域から構成される透明電極対と、
前記透明電極対に挟まれ、前記透明電極対に印加される電圧に応じて配向方向を変える液晶高分子を含む液晶高分子層と
を備える
請求の範囲１から請求の範囲３のいずれかに記載の光ヘッド装置。
【請求項７】
請求の範囲１から請求項３及び請求の範囲６のいずれかに記載の光ヘッド装置と、
前記強度分布切替手段を駆動して前記強度分布を切り替える駆動回路と
を具備する
光学式情報記録再生装置。
【国際調査報告】
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