(57)【要約】  【課題】  電気的に浮く電極をなくすることができ、もって、静電気の影響による経時変化を緩和することが可能な光ヘッド装置を提供すること。  【解決手段】  光源１と、光源１が出射した光束の一部を回折させてメインビームと２つのサブビームにする可変回折素子２と、光ディスク７の情報記録面７ａから反射して戻ってくる３つのビームの戻り光を反射して光検出器８へ導くビームスプリッタ３と、コリメータレンズ４と、絞り５と、対物レンズ６と、上記の各ビームの戻り光を検出する光検出器８とを備え、可変回折素子２に印加する電気信号を切り替えることによって回折特性を切り替えることができる構成を有している。【選択図】  図１
2006099946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、通過する光束を回折させる回折パターンを切り替えることができる可変回折素子と、前記可変回折素子からの出射光を光記録媒体上に集光させるための対物レンズと、前記対物レンズによって集光され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を備えて、光記録媒体に対して情報を記録または再生を行う光ヘッド装置において、
前記可変回折素子は、印加する電気信号を切り替えることによって、回折格子のピッチまたは回折格子のストライプの方向のうちの少なくとも一方を切り替えて前記回折パターンを切り替えることができることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】
光源と、光源から出射する光束を光記録媒体上に集光させる対物レンズと、前記対物レンズによって集光され前記光記録媒体により反射された光束を検出する光検出器と、光源から対物レンズへ伝搬する光束を合波し、対物レンズから光検出器へ伝搬する光束を分波するビームスプリッタと、通過する光束を回折させる回折パターンを切り替えることができる可変回折素子とを備えてなり、光記録媒体に対して情報を記録または再生を行う光ヘッド装置において、
可変回折素子は、光源と光記録媒体の間の光路中および、
光記録媒体と光検出器の間の光路中の少なくとも一方の光路中に配置され、可変回折素子に印加する電気信号を切り替えることによって、回折格子のピッチまたは回折格子のストライプの方向のうちの少なくとも一つを切り替えて前記回折パターンを切り替えることができることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項３】
前記可変回折素子に印加する電気信号を切り替えることによって、回折格子のピッチまたは回折格子のストライプの方向のうちの少なくとも一つが切り替える前記回折パターンに応じて回折効率が異なる請求項１または２に記載の光ヘッド装置。
【請求項４】
前記可変回折素子に印加する電気信号を切り替えることによって、回折格子のピッチまたは回折格子のストライプの方向のうちの少なくとも一つを切り替える前記回折パターンであって、前記回折パターンのうちの１つの回折格子ピッチが無限大である請求項３に記載の光ヘッド装置。
【請求項５】
前記可変回折素子は、対向する第１の透明基板および第２の透明基板を含む複数の透明基板と、前記第１の透明基板および前記第２の透明基板に挟持された液晶を含む１つ以上の液晶と、前記液晶に電圧を印加するための第１の透明電極および第２の透明電極と、前記第１の透明基板と前記液晶とが対向する第１の面上または前記第１の面の近傍に位置して、前記回折格子を形成するストライプ状の周期的な凹凸をなす第１の部材と、前記第２の透明基板と前記液晶とが対向する第２の面上または前記第２の面の近傍に位置して、前記回折格子を形成するストライプ状の周期的な凹凸をなす第２の部材とを備え、
前記第１の部材は、屈折率が前記液晶の常光屈折率および異常光屈折率のうちの小さい方の第１の屈折率よりも大きく、前記第２の部材は、屈折率が前記液晶の常光屈折率および異常光屈折率のうちの大きい方の第２の屈折率よりも小さく、前記第１の部材が形成する回折格子と前記第２の部材が形成する回折格子とは、回折格子のピッチまたは回折格子のストライプの方向のうちの少なくとも一方が異なる請求項１から３までのいずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項６】
前記可変回折素子は、対向する第１の透明基板および第２の透明基板を含む複数の透明基板と、前記第１の透明基板および前記第２の透明基板に挟持された液晶を含む１つ以上の液晶と、前記液晶に電圧を印加するための第１の透明電極および第２の透明電極と、前記第１の透明基板と前記液晶とが対向する第１の面上または前記第１の面の近傍に位置して、前記回折格子を形成するストライプ状の周期的な凹凸をなす第１の部材を備え、
前記第１の部材は、屈折率が前記液晶の常光屈折率および異常光屈折率の間にある請求項４に記載の光ヘッド装置。
【請求項７】
前記液晶の常温における前記第１の屈折率をｎｂ、前記第２の屈折率をｎａ、および、前記第２の屈折率ｎａと前記第１の屈折率ｎｂとの差をΔｎとするとき、
前記第１の部材は、常温において屈折率がｎｂより大きくかつｎｂ＋０．４×Δｎ以下の範囲内のいずれかであり、
前記第２の部材は、常温において屈折率がｎａ−０．４×Δｎ以上かつｎａ−０．１×Δｎ以下の範囲内のいずれかである請求項５に記載の光ヘッド装置。
【請求項８】
前記第１の透明電極は、前記第１の透明基板の前記第１の面上に形成され、前記第２の透明電極は、前記第２の透明基板の前記第２の面上に形成され、前記第１の部材は、前記第１の透明電極と前記液晶との界面に形成され、前記第２の部材は、前記第２の透明電極と前記液晶との界面に形成されている請求項５または７に記載の光ヘッド装置。
【請求項９】
前記可変回折素子は、一対の透明基板、前記一対の透明基板によって挟持された液晶、および、前記液晶に電圧を印加するための一対の透明電極を有する偏光変換素子と、入射する光束を偏光方向に応じて回折させる第１の偏光回折格子および第２の偏光回折格子を保有する偏光回折素子を有し、
前記偏光変換素子は、前記一対の透明電極を介して前記液晶に印加された前記電気信号により、前記可変回折素子に入射する光束の偏光方向を９０度回転させることができ、
前記第１の偏光回折格子は、相互に直交する２つの偏光方向を第１の偏光方向および第２の偏光方向とするとき、第２の偏光方向の光束の回折効率を第１の偏光方向の光束の回折効率で割って得られる比が０以上０．５以下となるように入射される光束を回折させ、  前記第２の偏光回折格子は、第１の偏光方向の光束の回折効率を第２の偏光方向の光束の回折効率で割って得られる比が０以上０．５以下となるように入射される光束を回折させる請求項１から３までのいずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項１０】
前記第１の偏光回折格子は、前記第１の偏光方向の光束に対して、０次回折効率を１次回折効率で割って得られる比が５以上から３０以下の範囲内のいずれかになるように光束を回折させ、
前記第２の偏光回折格子は、前記第２の偏光方向の光束に対して、０次回折効率を１次回折効率で割って得られる比が５以上から３０以下の範囲内のいずれかになるように光束を回折させる請求項９に記載の光ヘッド装置。
【請求項１１】
各前記透明基板の平均の厚さは、前記透明基板に挟持される前記液晶の厚さの１００倍以上である請求項４から１０までのいずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項１２】
情報記録面のトラックピッチの規格が異なる光記録媒体を対象に情報の記録または再生を行うときに、前記可変回折素子に印加する電気信号を切り替えて光源が出射する光束を回折させて前記情報記録面のトラックピッチに適したメインビームおよび２つのサブビームにするための電気信号切り替え手段を備えた請求項１から１１までのいずれか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、ＣＤ、ＤＶＤ等の光記録媒体（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ときに回折格子を切り替える必要のある光ヘッド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、情報記録面のトラックピッチの規格が異なる光ディスクに対して情報の記録または再生を行うときに、光ヘッド装置に複数の回折格子を設けることを回避するため、異なる２つの電極パターンを有する電極を用いて液晶に異なる空間パターンの電圧を印加して異なる回折格子を形成する技術が開示されていた（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
図７は、特許文献１に開示された液晶回折素子の構成を概念的に示す説明図である。
【０００３】
図７において、透明基板７１、７２に挟持された液晶７５には、２つの異なる電極パターンを有する透明電極７３ａ、７３ｂと平板状の透明電極７４との間に印加される電圧によって空間パターンの異なる電圧が印加されるようになっている。ここで、透明電極７３ａと透明電極７３ｂとは絶縁され、印加電圧切り替え手段７６で電圧を印加する電極を透明電極７３ａと透明電極７３ｂとの間で切り替えて、電圧の空間パターンを変更するようになっている。
【０００４】
液晶７５には、印加電圧切り替え手段７６が電圧を印加した透明電極７３ａまたは透明電極７３ｂの電極パターンに応じた空間パターンの電圧が印加される。その結果、液晶回折素子は、電圧の空間パターンに応じた回折格子として機能することになり、液晶回折素子により、印加電圧切り替え手段７６が電圧を印加した透明電極７３ａまたは透明電極７３ｂの電極パターンに応じた回折格子が実現される。
【０００５】
一方、特許文献２に開示された回折格子は２つの液晶表示部を有し、各液晶表示部にはスプライト状の透明電極が形成されている。そして、電圧を印加された液晶表示部が回折格子として機能し、電圧が印加されない液晶表示部は透明な平板として機能するようになっている。回折格子の切り替えは、電圧を印加する対象の液晶表示部を切り替えることによって行われる。
【特許文献１】特開平４−２８３４３０号公報
【特許文献２】特開平９−２８２６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、このような従来の液晶回折格子を備えた光ヘッド装置では、電圧が印加される電極（例えば、図７に示す透明電極７３ａ）と電圧が印加されない電極（例えば、図７に示す透明電極７３ｂ）とが存在し、電圧が印加されない電極が電気的に浮いているため、静電気等の影響を受けやすく経時変化が生じやすいという問題があった。また、従来の液晶回折格子は電圧を印加する端子として最低でも３端子以上設ける必要があり、駆動回路が複雑化するという問題があった。その結果、コストの低減が充分に図れなかった。
【０００７】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、電気的に浮く電極をなくすることができ、もって、静電気の影響による経時変化を緩和することができると共に、電圧を印加する端子を２端子に減らすことが可能な光ヘッド装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の点を考慮して、請求項１に係る発明は、光源と、通過する光束を回折させる回折パターンを切り替えることができる可変回折素子と、前記可変回折素子からの出射光を光記録媒体上に集光させるための対物レンズと、前記対物レンズによって集光され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を備えて、光記録媒体に対して情報を記録または再生を行う光ヘッド装置において、前記可変回折素子は、印加する電気信号を切り替えることによって、回折格子のピッチまたは回折格子のストライプの方向のうちの少なくとも一方を切り替えて前記回折パターンを切り替えることができる構成を有している。
この構成により、可変回折素子は、印加する電気信号を切り替えることによって回折パターンを切り替えることができ、電気信号を印加する電極を切り替える必要がないため、電気的に浮く電極をなくすることができ、もって、静電気の影響による経時変化を緩和することができると共に、電圧を印加する端子を２端子に減らすことができ、もってコストダウンを図ることが可能な光ヘッド装置を実現できる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、光源と、光源から出射する光束を光記録媒体上に集光させる対物レンズと、前記対物レンズによって集光され前記光記録媒体により反射された光束を検出する光検出器と、光源から対物レンズへ伝搬する光束を合波し、対物レンズから光検出器へ伝搬する光束を分波するビームスプリッタと、通過する光束を回折させる回折パターンを切り替えることができる可変回折素子とを備えてなり、光記録媒体に対して情報を記録または再生を行う光ヘッド装置において、可変回折素子は、光源と光記録媒体の間の光路中、または光記録媒体と光検出器の間の光路中の少なくとも一方の光路中に配置され、可変回折素子に印加する電気信号を切り替えることによって、回折格子のピッチまたは回折格子のストライプの方向のうちの少なくとも一つを切り替えて前記回折パターンを切り替えることができる。
【００１０】
また、請求項５に係る発明は、請求項１から３において、前記可変回折素子が、対向する第１の透明基板および第２の透明基板を含む複数の透明基板と、前記第１の透明基板および前記第２の透明基板に挟持された液晶を含む１つ以上の液晶と、前記液晶に電圧を印加するための第１の透明電極および第２の透明電極と、前記第１の透明基板と前記液晶とが対向する第１の面上または前記第１の面の近傍に位置して、前記回折格子を形成するストライプ状の周期的な凹凸をなす第１の部材と、前記第２の透明基板と前記液晶とが対向する第２の面上または前記第２の面の近傍に位置して、前記回折格子を形成するストライプ状の周期的な凹凸をなす第２の部材とを備え、前記第１の部材は、屈折率が前記液晶の常光屈折率および異常光屈折率のうちの小さい方の第１の屈折率よりも大きく、前記第２の部材は、屈折率が前記液晶の常光屈折率および異常光屈折率のうちの大きい方の第２の屈折率よりも小さく、前記第１の部材が形成する回折格子と前記第２の部材が形成する回折格子とは、回折格子のピッチまたは回折格子のストライプの方向のうちの少なくとも一方が異なる構成を有している。
【００１１】
この構成により、請求項１の効果に加え、液晶に印加する電気信号を切り替えるだけで回折格子のピッチまたは回折格子のストライプの方向のうちの少なくとも一方が異なる第１の部材および第２の部材のうちの一方の部材からなる回折格子を実現できるため、光学特性を電気信号によって簡易に調節することが可能な光ヘッド装置を実現できる。
【００１２】
また、請求項７に係る発明は、請求項５において、前記液晶の常温における前記第１の屈折率をｎｂ、前記第２の屈折率をｎａ、および、前記第２の屈折率ｎａと前記第１の屈折率ｎｂとの差をΔｎとするとき、前記第１の部材は、常温において屈折率がｎｂより大きくかつｎｂ＋０．４×Δｎ以下の範囲内のいずれかであり、前記第２の部材は、常温において屈折率がｎａ−０．４×Δｎ以上かつｎａ−０．１×Δｎ以下の範囲内のいずれかである構成を有している。
【００１３】
この構成により、請求項５の効果に加え、第１の部材の屈折率と第２の部材の屈折率とが、第１の屈折率ｎｂと第２の屈折率ｎａに対して適正化が図られたため、使用温度範囲の温度変化が生じた場合でも適切に動作することが可能な光ヘッド装置を実現できる。
【００１４】
また、請求項８に係る発明は、請求項５または７において、前記第１の透明電極が、前記第１の透明基板の前記第１の面上に形成され、前記第２の透明電極は、前記第２の透明基板の前記第２の面上に形成され、前記第１の部材は、前記第１の透明電極と前記液晶との界面に形成され、前記第２の部材は、前記第２の透明電極と前記液晶との界面に形成されている構成を有している。
【００１５】
この構成により、請求項５または７の効果に加え、各透明電極は透明基板上の平坦な面に形成されるため、段切れを生じにくくすることができ、もって歩留まりを向上させることが可能な光ヘッド装置を実現できる。
【００１６】
また、請求項９に係る発明は、請求項１から３において、前記可変回折素子が、一対の透明基板、前記一対の透明基板によって挟持された液晶、および、前記液晶に電圧を印加するための一対の透明電極を有する偏光変換素子と、入射する光束を偏光方向に応じて回折させる第１の偏光回折格子および第２の偏光回折格子を保有する偏光回折素子を有し、前記偏光変換素子は、前記一対の透明電極を介して前記液晶に印加された前記電気信号により、前記可変回折素子に入射する光束の偏光方向を９０度回転させることができ、前記第１の偏光回折格子は、相互に直交する２つの偏光方向を第１の偏光方向および第２の偏光方向とするとき、第２の偏光方向の光束の回折効率を第１の偏光方向の光束の回折効率で割って得られる比が０以上０．５以下となるように入射される光束を回折させ、前記第２の偏光回折格子は、第１の偏光方向の光束の回折効率を第２の偏光方向の光束の回折効率で割って得られる比が０以上０．５以下となるように入射される光束を回折させる構成を有している。
【００１７】
この構成により、請求項１から３の効果に加え、偏光変換素子が可変回折素子に入射する光の偏光方向を切り替え、偏光回折素子が偏光方向の異なる２つの光束の回折効率の比が０以上０．５以下となるように光を回折させ、利用しない回折光を抑制できるため、トラッキングサーボへのノイズを低減することが可能な光ヘッド装置を実現できる。
【００１８】
また、請求項１０に係る発明は、請求項９において、前記第１の偏光方向の光束に対して、０次回折効率を１次回折効率で割って得られる比が５以上から３０以下の範囲内のいずれかになるように光束を回折させ、前記第２の偏光回折格子は、前記第２の偏光方向の光束に対して、０次回折効率を１次回折効率で割って得られる比が５以上から３０以下の範囲内のいずれかになるように光束を回折させる構成を有している。
【００１９】
この構成により、請求項９の効果に加え、０次回折効率と１次回折効率の比が５以上から３０以下の範囲内となるようにしたため、光ディスクに対して情報の書き込みまたは読み出しを適切に行うことが可能な光ヘッド装置を実現できる。
【００２０】
また、請求項１１に係る発明は、請求項４から１０までのいずれか１項において、各前記透明基板の平均の厚さが、前記透明基板に挟持される前記液晶の厚さの１００倍以上である構成を有している。
【００２１】
この構成により、請求項４から１０までのいずれか１項の効果に加え、各透明基板の平均の厚さを液晶の厚さの１００倍以上としたため、固体に比して大きな膨張係数を有する液晶の体積変化によって、可変回折素子が凸レンズ化または凹レンズ化するのを抑制し、実用可能な範囲内にすることが可能な光ヘッド装置を実現できる。
【００２２】
また、請求項１２に係る発明は、請求項１から１１までのいずれか１項において、情報記録面のトラックピッチの規格が異なる光記録媒体を対象に記録または再生を行うときに、前記可変回折素子に印加する電気信号を切り替えて光源が出射する光束を回折させて前記情報記録面のトラックピッチに適したメインビームおよび２つのサブビームにするための電気信号切り替え手段を備えた構成を有している。
【００２３】
この構成により、請求項１から１１までのいずれか１項の効果に加え、可変回折素子は、印加する電気信号を切り替えることによって回折パターンを切り替えることができ、電気信号を印加する電極を切り替える必要がないため、電気的に浮く電極をなくすることができ、もって、静電気の影響による経時変化を緩和することが可能な光ヘッド装置を実現できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、可変回折素子が印加する電気信号を切り替えることによって回折パターンを切り替えることができ、電気信号を印加する電極を切り替える必要がないため、電気的に浮く電極をなくすることができ、もって、静電気の影響による経時変化を緩和することが可能な光ヘッド装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２６】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光ヘッド装置の概念的な構成を示す図である。図１において、光ヘッド装置１００は、所定の波長の光束を出射する光源１と、光源１が出射した光束の一部を回折させてメインビームと２つのサブビームからなる３つのビームにする可変回折素子２と、可変回折素子２から出射した上記の３つのビームを透過させると共に、光ディスク７の情報記録面７ａから反射して戻ってくる３つのビームの戻り光を反射して光検出器８へ導くビームスプリッタ３と、入射する光束を略平行光に変換するコリメータレンズ４と、絞り５と、対物レンズ６と、上記の３つのビームの戻り光を検出する光検出器８とを備える。
【００２７】
光源１が出射した光束は、一部が可変回折素子２で回折してメインビームと２つのサブビームからなる３つのビームになり、ビームスプリッタ３、コリメータレンズ４、絞り５、対物レンズ６の順に透過し、光ディスク７の情報記録面７ａに集光する。光ディスク７の情報記録面７ａに集光した上記の３つのビームは、それぞれ、情報記録面７ａで反射され、対物レンズ６、絞り５、コリメータレンズ４を透過し、ビームスプリッタ３で反射され、光検出器８に入る。
【００２８】
ここで、光検出器８の出力信号は、光ディスク７の情報記録面７ａに記録された情報の、読み取り信号、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号の生成に用いられる。なお、光ヘッド装置１００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機構（フォーカスサーボ）、および、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機構（トラッキングサーボ）を備えるが、図１に示す構成では省略されている。
【００２９】
光源１は、例えば、半導体レーザで構成され、波長６６０ｎｍ近傍の波長かつ直線偏光の発散光束を出射するようになっている。なお、上記では光源１が波長６６０ｎｍ近傍の波長の光束を出射するように構成されているものとしたが、本発明の適用は、光源１が波長６６０ｎｍ近傍の波長の光束を出射する構成に必ずしも限定されるものではなく、４００ｎｍ近傍の波長の光束、７８０ｎｍ近傍の波長の光束を出射する構成でも、その他の波長の光束を出射する構成でもよい。ここで、４００ｎｍ近傍、波長６５０ｎｍ近傍および７８０ｎｍ近傍の波長とは、それぞれ、３８５ｎｍ〜４３０ｎｍ、６３０ｎｍ〜６７０ｎｍおよび７６０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲にある波長を意味する。
【００３０】
なお、光源１を２つまたは３つの波長の光束を出射する構成とし、同一パッケージ内の同一基板上に２個または３個の半導体レーザチップがマウントされ、所謂、ハイブリッド型の２波長レーザ光源または３波長レーザ光源をなすように、光源１が構成されるのでもよい。光源１は、また、異なる波長を発光する２個の発光点を持ったモノリシック型の２波長レーザ光源（例えば、特開２００４−３９８９８号公報参照。）または３個の発光点を持ったモノリシック型の３波長レーザ光源によって構成されるのでもよい。
【００３１】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る光ヘッド装置を構成する可変回折素子の構造の一例を模式的に示す断面図である。図２において、可変回折素子２は、可変回折素子２ａとして示されている。以下、本発明の第１の実施の形態では、光ヘッド装置を構成する可変回折素子２を可変回折素子２ａとする。
【００３２】
図２において、可変回折素子２ａは、一対の透明基板２１、２２と、透明基板２１、２２の対向する各面上に形成された透明電極２３、２４と、第１の透明電極２３上にストライプ状の周期的な凹凸を形成するために設けられた第１の部材２５と、第２の透明電極２４上にストライプ状の周期的な凹凸を形成するために設けられた第２の部材２６と、透明基板２１、２２によって挟持された液晶２７と、透明基板２１、２２間に液晶２７を密閉して液晶セルを形成するためのシール材２８、透明電極２３、２４に電圧を印加するためのフレキシブル回路基板２９とを有する。
【００３３】
ここで、液晶２７は、透明基板２１、２２上に形成された透明電極２３、２４および部材２５、２６間に挟持される。図３は、透明電極２３、２４上に形成される部材２５、２６の平面パターンを説明するための説明図である。各部材２５、２６は、相互に異なる平面パターンを有する。以下では、第１の部材２５が図３（ａ）に示す平面パターンを有し、第２の部材２６が図３（ｂ）に示す平面パターンを有するものとする。
【００３４】
部材２５、２６は、図３に示すように、ストライプ状の周期的な凹凸の平面パターンを有する。ただし、各部材２５、２６のストライプ状の凹凸の周期（以下、回折格子のピッチという。）は、相互に異なる。また、第１の部材２５が有するストライプ状の凹凸の平面パターンと、第２の部材２６が有するストライプ状の凹凸の平面パターンとは、第１の透明基板２１と第２の透明基板２２とを対向させた状態で、所定の角度（以下、対向傾斜角という。）をなすように各透明電極２３、２４上に形成される。
【００３５】
図３に、第１の透明基板２１と第２の透明基板２２とを対向させた状態で、第１の透明電極２３の第１の部材２５が形成された面と対向する第２の透明電極２４の面方向から見たときの各部材２５、２６の平面パターンの様子が概念的に表されている。ここで、第１の部材２５と第２の部材２６とがなす対向傾斜角は、０．２度から５度までの範囲内に設定されるものとする。好適には、上記の対向傾斜角を、０．５度から１．５度までの範囲内に設定するのがよい。
【００３６】
ここで、各部材２５、２６の回折格子のピッチは、相互に異なってもよいが、それぞれ５μｍから３０μｍまでの範囲内に設定されるものとする。好適には、各部材２５、２６の回折格子のピッチを、１０μｍから２０μｍまでの範囲内に設定するのがよい。各部材２５、２６の回折格子のピッチを上記のように設定することによって、上記の３つのビームが光ディスク７上に集光して形成される上記の３つのスポットの間隔を５μｍから２０μｍまでの範囲内にすることができ、安定したトラッキング特性を実現することができる。
【００３７】
透明基板２１、２２は、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリカーボネート等の有機物質からなるものを用いてもよいが、耐久性等の点からガラス基板が好適である。
【００３８】
透明電極２３、２４は、可変回折素子２ａの光学的に有効な全領域に形成される。透明電極２３、２４の形成は、透明基板２１、２２の面上にＩＴＯ、ＳｎＯ２等からなる導電性薄膜を堆積し、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いてパターニングすることによって行われる。導電性薄膜の堆積方法および電極のパターニング方法については、公知であり、更なる説明を省略する。なお、図２に示す構成では省略されているが、透明電極２３、２４の表面には絶縁膜を堆積することが好ましく、さらには、透明電極２３、２４および部材２５、２６と液晶２７との界面に配向膜を堆積することが好ましい。
【００３９】
各部材２５、２６は、硝子、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘＮｙ、Ｔａ２Ｏ５等の無機材料またはこれらの無機材料の混合物からなる膜、その他の有機膜等を透明電極２３、２４上に堆積し、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いてパターニングすることによって行われる。薄膜の堆積方法および電極のパターニング方法については、公知であり、更なる説明を省略する。また、第１の部材２５の形成に用いる材料の屈折率ｎ１と、第２の部材２６の形成に用いる材料の屈折率ｎ２とは、異なるものとする。
【００４０】
ここで、第１の部材２５および第２の部材２６のうち、屈折率がそれぞれｎ１およびｎ２であることが求められる部分は凸部であり、凹部の屈折率を限定するものではない。具体的には、部材２５、２６の構造を簡単化して平板上にストライプ状の凸部が設けられたものと考えると、このストライプ状の凸部の屈折率がそれぞれｎ１およびｎ２であることが求められるが、平板の屈折率に関しては、係る制限はない。
【００４１】
液晶２７は、透明基板２１、２２に平行、かつ、透明電極２３、２４および部材２５、２６と液晶２７との界面に設けられた配向膜等によって、部材２５、２６と概ね平行になる方向に配向している。また、光源１と可変回折素子２ａとは、光源１が出射する光束の偏光方向が液晶２７の入射面での配向方向と一致するように配置される。液晶２７の配向方向は、配向膜のラビングを調節することによって設定できるほか、ＳｉＯ等を斜め蒸着すること、イオンビームを照射すること等によっても設定することができる。以下、透明電極２３、２４および部材２５、２６と液晶２７との界面には、配向膜が形成されているものとする。
【００４２】
液晶２７としては、誘電率異方性が正のものでも負のものでもよい。ここで、液晶は誘電率異方性を有し、液晶分子の長軸方向の比誘電率ε//と液晶分子の短軸方向の比誘電率ε⊥とが異なる。誘電率異方性△ε（＝ε//−ε⊥）が正の液晶とは、電界を印加したときに電界の方向に液晶分子が平行になるように動くものであり、誘電率異方性が負の液晶とは、印加された電界の方向に液晶分子が垂直になるように動くものをいう。
【００４３】
誘電率異方性△εが正の場合、電圧が印加されていない状態で基板面に平行な方向に配向したホモジニアス配向液晶は、電圧印加に伴い配向方向が透明基板２１、２２に垂直な方向に変化し、部材２５、２６のストライプ方向に偏光方向を有する入射光に対して、液晶２７の実質的な屈折率が常光屈折率ｎｏから異常光屈折率ｎｅまで変化する。以下、液晶２７の常光屈折率ｎｏおよび異常光屈折率ｎｅのうちのいずれか低い方を第１の屈折率ｎｂといい、高い方を第２の屈折率ｎａという。
【００４４】
一方、誘電率異方性△εが負の場合、電圧が印加されていない状態で透明基板２１、２２に垂直な方向に配向した垂直配向液晶は、電圧印加に伴い配向方向が、基板面に平行な方向に変化し、液晶２７の実質的な屈折率が第１の屈折率ｎｂから第２の屈折率ｎａまで変化する。液晶２７としては、印加電圧に応じて実質的に屈折率変化が生じる材料で構成されていればよく、ネマティック液晶、スメクティック液晶等の液晶の他に、さらには、液晶２７の代わりにＬｉＮｂＯ３等の電気光学結晶等を用いるのでもよい。
【００４５】
ただし、液晶２７として誘電率異方性が負の液晶を用いることは、電圧を印加しないときに液晶分子が透明基板２１、２２に垂直に配向しているため、部材２５、２６が形成する凹凸により液晶の配向方向が乱されず、透過する光による迷光の発生を低減できて好ましい。ここで、迷光とは、意図して発生させようとしている回折光以外の回折光または散乱光をいう。
【００４６】
液晶２７の厚さは、透明基板２１、２２の厚さに比してできるだけ薄くする。具体的には、液晶２７の平均的な厚さは、透明基板２１、２２の平均的な厚さの１００分の１以下とするのが好適である。これは、液晶２７の厚さに比例して、熱膨張による体積変化量が大きくなることにより素子の変形が大きくなり、液晶２７が厚い素子ほど基板の剛性を高くする必要があるからである。そして、各透明基板２１、２２の平均の厚さを液晶２７の厚さの１００倍以上にすることによって、液晶２７とシール材２８との膨張係数の相違による影響を解消できる。さらに、液晶２７の厚さを、各透明基板２１、２２の平均的な厚さの１５０分の１以下とするのは、基板の剛性を高める観点から好適である。
【００４７】
以下に詳細に説明する。液晶２７は液体であり、シール材２８は固体であるため、膨張係数が大幅に異なる。そのため、透明基板２１、２２が液晶２７の温度変化の影響を受けて変形しやすい構成では、温度上昇に伴い可変回折素子２が凸レンズ化していき、逆に温度低下と共に可変回折素子２が凹レンズ化していく。その結果、光ディスク７上に集光されるべきビームの焦点は、温度変化の影響を受けて位置ずれしてしまう。
【００４８】
ここで、各透明基板２１、２２の平均の厚さを液晶２７の厚さの１００倍以上にすることによって、各透明基板２１、２２の剛性が高まり、実用に耐えうる形状変化に抑えることができた。また、各透明基板２１、２２の平均の厚さを液晶２７の厚さの１５０倍以上にすることによって、さらに高い効果を得ることができ、好ましい。
【００４９】
シール材２８は、透明基板２１、２２間の間隔を一定に保持すると共に、液晶２７を透明基板２１、２２間に閉じ込めて液晶セルを構成する。シール材２８は、エポキシ樹脂等の熱硬化型高分子、紫外線硬化型樹脂等でよく、所望のセル間隔を得るためにガラスファイバ等のスペーサを数％混入させてもよい。
【００５０】
可変回折素子２ａの液晶２７に電圧を印加するための透明電極２３、２４には、フレキシブル回路基板２９に設けられた配線を介して、上記の電気信号が図示しない電気信号切り替え手段によって印加されるようになっている。
【００５１】
なお、上記では透明電極２３、２４上に部材２５、２６が形成される例について説明したが、本発明の適用は、必ずしもこのような構成に限定されるものではなく、透明基板２１、２２上に部材２５、２６が形成され、透明基板２１、２２および部材２５、２６上に透明電極２３、２４が形成される構成にも同様に適用される。この場合、図示しない配向膜は、透明電極２３、２４と液晶２７との界面に形成される。
【００５２】
ビームスプリッタ３は、可変回折素子２ａから出射した、メインビームと２つのサブビームからなる３つのビームをコリメータレンズ４側に透過させると共に、光ディスク７の情報記録面７ａからの戻り光を反射させて、光検出器８側に導くようになっている。なお、ビームスプリッタ３の代わりに、ハーフミラー、回折素子等を用いるのでもよい。
【００５３】
コリメータレンズ４は、可変回折素子２ａから出射する、メインビームと２つのサブビームからなる３つのビームをほぼ平行光に変換するようになっている。
【００５４】
絞り５は、光源１からの光束を選択的に開口制限することによって、開口数ＮＡを設定するようになっている。絞り５を設けることによって、開口数の異なる２種類の光ディスクを対象に記録または再生を行う際、開口数を調整できる。具体的には、波長６６０ｎｍ近傍の波長の光束に対しては開口数ＮＡが０．６５となるようにし、波長７８０ｎｍ近傍の波長の光束に対しては開口数ＮＡが０．５０となるようにする。なお、絞り５には、機械的絞り、光学的絞り等があり、特に限定されないものとする。
【００５５】
対物レンズ６は、光源１から出射される光束の波長で使用可能な程度に収差補正された単レンズであり、コリメータレンズ４からの平行光を光ディスク７の情報記録面７ａに集光させるようになっている。係る対物レンズ６として、例えば、特開２００１−３４４７９８号公報に開示された対物レンズ等を用いることができる。
【００５６】
光ディスク７は、記録および再生を行うための記録媒体であり、例えば、波長６６０ｎｍ近傍の波長の光束に対しては、例えば、０．６ｍｍの保護層厚を有し、波長７８０ｎｍ近傍の波長の光束に対しては、例えば、１．２ｍｍの保護層厚を有する。
【００５７】
光検出器８は、光ディスク７の情報記録面７ａからの３つのビームの戻り光を受光し、この情報記録面７ａに記録された情報に応じた、読み取り信号、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号の各信号を生成し、外部に出力するようになっている。
【００５８】
以下、可変回折素子２ａの光学特性について、図面を用いて説明する。図４は、可変回折素子２ａを構成する透明電極２３、２４間に印加する電圧（液晶２７に印加される電圧）と、液晶２７の屈折率との関係の一例を示す図である。ここで、図４に示す特性は、誘電率異方性△εが正の液晶に対して得られたものである。また、図４において、横軸にとった透明電極２３、２４間に印加する電圧（液晶２７に印加される電圧）を実効値で表示している。液晶２７に電圧が印加されない状態では、液晶２７の屈折率ｎＬは、第２の屈折率ｎａであり、印加する電圧を増加させるにつれて第１の屈折率ｎｂに近づく。
【００５９】
このように、透明電極２３、２４間に印加する電圧（液晶２７に印加される電圧）を変化させることによって、液晶の屈折率ｎＬを第１の屈折率ｎｂから第２の屈折率ｎａまでの範囲で変化させることができるため、部材２５、２６の屈折率ｎ１、ｎ２と液晶２７の屈折率ｎＬとの差は透明電極２３、２４間に印加する電圧（液晶２７に印加される電圧）に応じて変化し、その結果、回折効率を変化させることができる。
【００６０】
さらに、それぞれ異なる電圧Ｖ１、Ｖ２で、液晶２７の屈折率ｎＬを部材２５、２６の屈折率ｎ１、ｎ２に一致させることまたは近傍に設定すること（以下、このように屈折率を調整することを「マッチング」という。）ができるようにするため、部材２５、２６または液晶２７は、部材２５、２６の異なる各屈折率ｎ１、ｎ２が第１の屈折率ｎｂから第２の屈折率ｎａまでの範囲内となる材料を用いて形成される。
【００６１】
上記の電圧Ｖ１で、液晶２７の屈折率ｎＬを第１の部材２５の屈折率ｎ１に一致させることによって、第１の部材２５と液晶２７との屈折率の差がなくなるため、第１の部材２５が構成するストライプ状の周期的な凹凸による回折は起こらなくなる。一方、液晶２７の屈折率ｎＬを第２の部材２６の屈折率ｎ２に一致させることによって、第２の部材２６と液晶２７との屈折率の差がなくなるため、第２の部材２６が構成するストライプ状の周期的な凹凸による回折は起こらなくなる。
【００６２】
ここで、第１の透明基板２１上の第１の部材２５の屈折率ｎ１を、液晶２７の第１の屈折率ｎｂより大きくかつｎｂ＋０．４×Δｎ以下の範囲内のいずれかとし、第２の透明基板２２上の第２の部材２６の屈折率ｎ２を、ｎａ−０．４×Δｎ以上かつｎａ−０．１×Δｎ以下の範囲内のいずれかとすることが好適である。この理由は、以下のとおりである。
【００６３】
一般に、液晶２７の第２の屈折率ｎａは、温度が高くなるにつれて低下し、第１の屈折率ｎｂは逆に高くなる。この温度変化は、第２の屈折率ｎａに関する方が大きい。このため、使用温度範囲の温度変化があったとしても、部材２５、２６の屈折率ｎ１、ｎ２と、液晶２７の屈折率とのマッチングがとれるように、第１の屈折率ｎｂおよび第２の屈折率ｎａに対する部材２５、２６の屈折率ｎ１、ｎ２の値を上記の範囲にとるものとする。
【００６４】
部材２５、２６と液晶２７とが構成する回折格子の回折効率は、部材２５、２６の凹凸の深さｄ１、ｄ２と、部材２５、２６の屈折率と液晶２７の屈折率の差との積に応じて決定される。
［実施例］
以下、本発明の第１の実施の形態に係る光ヘッド装置１００の実施例について説明する。図１において、光ヘッド装置１００は、６６０ｎｍ近傍の波長の光束を出射する光源１と、光源１が出射した光束の一部を回折させてメインビームと２つのサブビームからなる３つのビームにする可変回折素子２と、可変回折素子２から出射した上記の３つのビームを透過させると共に、光ディスク７の情報記録面７ａから反射して戻ってくる３つのビームの戻り光を反射して光検出器８へ導くビームスプリッタ３と、入射する光束を略平行光に変換するコリメータレンズ４と、絞り５と、対物レンズ６と、上記の３つのビームの戻り光を検出する光検出器８とを備える。
【００６５】
光源１は、半導体レーザで構成され、波長６６０ｎｍ近傍の波長かつ直線偏光の発散光束を出射するようになっている。
【００６６】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る光ヘッド装置を構成する可変回折素子の構造の一例を模式的に示す断面図である。図２において、可変回折素子２ａは、一対の透明基板２１、２２と、透明基板２１、２２の対向する各面上に形成された透明電極２３、２４と、第１の透明電極２３上にストライプ状の周期的な凹凸を形成するために設けられた第１の部材２５と、第２の透明電極２４上にストライプ状の周期的な凹凸を形成するために設けられた第２の部材２６と、透明基板２１、２２によって挟持された液晶２７と、透明基板２１、２２間に液晶２７を密閉して液晶セルを形成するためのシール材２８、透明電極２３、２４に電圧を印加するためのフレキシブル回路基板２９とを有する。
【００６７】
ここで、液晶２７は、透明基板２１、２２上に形成された透明電極２３、２４および部材２５、２６間に挟持される。図３は、透明電極２３、２４上に形成される部材２５、２６の平面パターンを説明するための説明図である。各部材２５、２６は、相互に異なる平面パターンを有する。以下では、第１の部材２５が図３（ａ）に示す平面パターンを有し、第２の部材２６が図３（ｂ）に示す平面パターンを有するものとする。
【００６８】
部材２５、２６は、図３に示すように、ストライプ状の周期的な凹凸の平面パターンを有する。ただし、各部材２５、２６の回折格子のピッチは、相互に異なり、それぞれ１２μｍ、１８μｍにする。また、第１の部材２５が有するストライプ状の凹凸の平面パターンと、第２の部材２６が有するストライプ状の凹凸の平面パターンとは、第１の透明基板２１と第２の透明基板２２とが対向させた状態で、１度の対向傾斜角をなすように各透明電極２３、２４上に形成される。図３に、第１の透明基板２１と第２の透明基板２２とを対向させた状態で、第１の透明電極２３の第１の部材２５が形成された面と対向する第２の透明電極２４の面方向から見たときの各部材２５、２６の平面パターンの様子が概念的に表されている。
【００６９】
透明基板２１、２２は、厚さ０．５ｍｍのガラス基板を用いる。
【００７０】
透明電極２３、２４は、可変回折素子２ａの光学的に有効な全領域に形成される。透明電極２３、２４は、透明基板２１、２２の面上にＩＴＯ膜を堆積し、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いてパターニングすることによって形成する。導電性薄膜の堆積方法および電極のパターニング方法については、公知であり、更なる説明を省略する。なお、図２に示す構成では省略されているが、透明電極２３、２４の表面には絶縁膜を堆積し、さらには、透明電極２３、２４および部材２５、２６と液晶２７との界面に配向膜を堆積する。透明電極２３、２４には、フレキシブル回路基板２９を介して、図示しない電気信号切り替え手段によって、所定の矩形交流の電気信号が出力される。
【００７１】
各部材２５、２６は、ＳｉＯｘＮｙを透明電極２３、２４上に堆積し、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いてパターニングすることによって行われる。薄膜の堆積方法および電極のパターニング方法については、公知であり、更なる説明を省略する。ここで、第１の部材２５の形成に用いる材料の屈折率ｎ１、および、第２の部材２６の形成に用いる材料の屈折率ｎ２は、それぞれ１．５７および１．６４であり、第１の部材２５の凹凸の深さｄ１および第２の部材２６の凹凸の深さｄ２は、それぞれ１．１４μｍおよび１．１４μｍである。なお、上記では、ｄ１とｄ２とを等しくしたときの例について説明したが、ｄ１とｄ２とを相違させることによって、回折効率を変えられるようにすることもできる。
【００７２】
液晶２７は、透明基板２１、２２に平行、かつ、透明電極２３、２４および部材２５、２６と液晶２７との界面に設けられた配向膜等によって、部材２５、２６と概ね平行になる方向に配向している。また、光源１と可変回折素子２ａとは、光源１が出射する光束の偏光方向が液晶２７の入射面での配向方向とほぼ一致するように配置される。液晶２７の配向方向は、配向膜を格子ストライプ方向に概ね平行にラビングして設定した。
【００７３】
このように配置することによって、液晶２７に入射する光束の透明電極２３、２４間に電圧が印加されたときの屈折率の変化に対する感度を鋭くすることができる。光源１と可変回折素子２ａとの配置によって、入射する光束の偏光方向が液晶２７の配向方向からずれてしまうときは、１／２波長板を光源１と可変回折素子２との間に入れることによって偏光方向を回転させ、所望の偏光方向を得ることができる。その際、上記の１／２波長板と可変回折素子２とを一体化できる。一体化することによって、部品点数を削減でき、好適である。さらに、可変回折素子２からの出射光の偏光方向を元に戻す必要があるときは、可変回折素子２と光ディスク７との間に、さらに別の１／２波長板を入れることが好ましい。
この１／２波長板も、上記と同様に可変回折素子２と一体化できる。
【００７４】
液晶２７としては、ネマティック液晶を用い、３．５μｍの厚さとした。これによって、各透明基板の平均の厚さを液晶の厚さの１００倍以上としたため、固体に比して大きな膨張係数を有する液晶の体積変化によって、可変回折素子が凸レンズ化または凹レンズ化するのを抑制し、実用可能な範囲内にすることができる。用いた液晶２７の第１の屈折率ｎｂおよび第２の屈折率ｎａは、それぞれ１．５２および１．６７である。
【００７５】
シール材２８は、透明基板２１、２２間の間隔を一定に保持すると共に、液晶２７を透明基板２１、２２間に閉じ込めて液晶セルを構成する。シール材２８として、エポキシ樹脂等の熱硬化型高分子を用い、所望のセル間隔を得るためにガラスファイバからなるスペーサを数％混入させる。
【００７６】
以下、第１の部材２５が有するストライプ状の凹凸で入射光を回折させる場合について説明する。この場合は、第２の部材２６が有するストライプ状の凹凸によって光が回折しないように、透明電極２３、２４間にＶ２の電圧を印加して、第２の部材２６の屈折率ｎ２と液晶２７の屈折率ｎＬとを一致させる。上記の構成では、この電圧Ｖ２は、図４に示すように、実効値で２Ｖｒｍｓである。
【００７７】
このとき、第１の部材２５の屈折率ｎ１と液晶２７の屈折率ｎＬとの差は０．０７であり、第１の部材２５の凹凸の深さｄ１は１．１４μｍである。その結果、上記の電圧印加例（Ｖ＝２Ｖｒｍｓ）では、第１の部材２５による透過率（０次の回折率）および１次の回折効率が、それぞれ８６％、５．７％となり、第２の部材２６による１次の回折効率がほぼ０％となる。
【００７８】
次に、第２の部材２６が有するストライプ状の凹凸で入射光を回折させる場合について説明する。この場合は、第１の部材２５が有するストライプ状の凹凸によって回折が生じないように、透明電極２３、２４間にＶ１の電圧を印加して、第１の部材２５の屈折率ｎ１と液晶２７の屈折率ｎＬとを一致させる。上記の構成では、この電圧Ｖ１は、図４に示すように、実効値で３．４Ｖｒｍｓである。
【００７９】
このとき、第１の部材２５の屈折率ｎ１と液晶２７の屈折率ｎＬとの差は０．０７であり、第１の部材２５の凹凸の深さｄ１は１．１４μｍである。その結果、上記の電圧印加例（Ｖ＝Ｖ２＝２Ｖｒｍｓ）では、第１の部材２５による透過率（０次の回折率）および１次の回折効率が、それぞれ８６％、５．７％となり、第２の部材２６による１次の回折効率がほぼ０％となる。
【００８０】
このとき、第２の部材２６の屈折率ｎ２と液晶２７の屈折率ｎＬとの差は０．０７であり、第２の部材２６の凹凸の深さｄ２は１．１４μｍである。その結果、上記の電圧印加例（Ｖ＝Ｖ１＝３．４Ｖｒｍｓ）では、第２の部材２６による透過率（０次の回折率）および１次の回折効率が、それぞれ８６％、５．７％となり、第１の部材２５による１次の回折効率がほぼ０％となる。
【００８１】
以下、光ディスクの種類をトラックピッチの相違に基づいて、例えば、次の５群に分類する。すなわち、第１群としてＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ等とし、第２群としてＤＶＤ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ＋Ｒ等とし、第３群としてＤＶＤ−ＲＡＭ等とし、第４群としてＢＬＵＲＡＹ（登録商標）ディスク、第５群としてＨＤ−ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  ＤＶＤ）とする。
【００８２】
ここで、各群内では、トラックピッチは略同一である。本発明の第１の実施の形態に係る光ヘッド装置は、１台で、トラックピッチの異なるこれらの群にまたがる光ディスクを対象に記録再生を行う際に有効である。係る機能を確実に担保するため、本発明の光ヘッド装置が、情報記録面のトラックピッチの規格が異なる光記録媒体を対象に記録または再生を行うときに、可変回折素子に印加する電気信号を切り替えて光源が出射する光束を回折させて情報記録面のトラックピッチに適したメインビームおよび２つのサブビームにするための電気信号切り替え手段を備える構成でもよい。
【００８３】
なお、上記では、光源から出射される光束を可変回折素子がメインビームと２つのサイドビームにする構成について説明したが、本発明は、このような構成に適用が限定されるものではなく、回折格子を切り替える構成の全ての装置に適用できるものである。
【００８４】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態に係る光ヘッド装置は、可変回折素子は、印加する電気信号を切り替えることによって回折パターンを切り替えることができ、電気信号を印加する電極を切り替える必要がないため、電気的に浮く電極をなくすることができ、もって、静電気の影響による経時変化を緩和することができると共に、電圧を印加する端子を２端子に減らすことができ、もってコストダウンを図ることができる。
【００８５】
また、液晶に印加する電気信号を切り替えるだけで回折格子のピッチまたは回折格子のストライプの方向のうちの少なくとも一方が異なる第１の部材および第２の部材のうちの一方の部材からなる回折格子を実現できるため、光学特性を電気信号によって簡易に調節できる。
【００８６】
また、第１の屈折率ｎｂと第２の屈折率ｎａに対して、第１の部材が、常温において屈折率がｎｂより大きくかつｎｂ＋０．４×Δｎ以下の範囲内となり、第２の部材が、ｎａ−０．４×Δｎ以上かつｎａ−０．１×Δｎ以下の範囲内となるようにし、第１の部材の屈折率と第２の部材の屈折率との適正化を図ったため、使用温度範囲の温度変化が生じた場合でも適切に動作可能となる。
【００８７】
また、各透明電極を透明基板上の平坦な面に形成する構成では、段切れを生じにくくすることができ、もって歩留まりを向上させることが可能な光ヘッド装置を実現できる。
【００８８】
また、各透明基板の平均の厚さを液晶の厚さの１００倍以上としたため、固体に比して大きな膨張係数を有する液晶の体積変化によって、可変回折素子が凸レンズ化または凹レンズ化するのを抑制し、実用可能な範囲内にすることができる。
【００８９】
また、電気信号切り替え手段が、可変回折素子に入射する光束を情報記録面のトラックピッチに適したメインビームおよび２つのサブビームするように可変回折素子に印加する電気信号を切り替えるため、規格の異なる複数の光記録媒体を対象に情報の記録または生成を適切に行うことができる。
本実施の形態では、第１の部材２５および第２の部材２６からなる可変回折素子２ａについて説明したが、いずれか一方の部材からなる可変回折素子２ａとしてもよい。この場合、液晶に印加する電気信号の切り替えにより回折効率の切り替えができる。
【００９０】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る光ヘッド装置の概念的な構成は、可変回折素子（図１に示す可変回折素子２）を除き、本発明の第１の実施の形態に係る光ヘッド装置１００の構成と同様であるため、同一の構成部については同一の符号を付し、その説明を省略する。本発明の第２の実施の形態に係る可変回折素子は、偏光変換素子と偏光回折素子によって構成される。
【００９１】
図５および図６は、本発明の第２の実施の形態に係る光ヘッド装置を構成する可変回折素子の構成例を模式的に示す断面図である。図５は、偏光変換素子と偏光回折素子とを一体にして可変回折素子を構成した例を示し、図６は、偏光変換素子を偏光回折素子から分離して可変回折素子を構成した例を示す。図５に示す可変回折素子には符号２ｂ１を付し、図６に示す可変回折素子には符号２ｂ２を付す。
【００９２】
本発明の第２の実施の形態に係る光ヘッド装置を構成する可変回折素子について、図５および図６を用いて説明する。図５および図６に示す構成の可変回折素子２ｂ１および２ｂ２は、偏光変換素子５１０と偏光回折素子５２０とを有する。偏光変換素子５１０は、一対の透明基板５１ａ、５１ｂと、一対の透明基板５１ａ、５１ｂによって挟持された第１の液晶（以下、偏光液晶という。）５３と、偏光液晶５３に電圧を印加するための一対の透明電極５２ａ、５２ｂと、シール材５４と、透明電極５２ａ、５２ｂに電圧を印加するためのフレキシブル回路基板５５とを有する。
【００９３】
透明基板５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、透明電極５２ａ、５２ｂ、シール材５４、および、フレキシブル回路基板５５は、本発明の第１の実施の形態において説明したものと同様であるため、その説明を省略する。
【００９４】
偏光変換素子５１０を構成する偏光液晶５３としては、ツイストネマティック液晶を用いることが好適である。これによって、光が透明基板５１ａ側から入射するものとすると（以下、同様とする。）、例えば、入射側の透明基板５１ａと出射側の透明基板５１ｂとで配向方向を９０度変えて液晶をツイストさせると、電圧を印加しない状態では、入射光の偏光方向は液晶の配向方向の変化量に応じて９０度偏光方向が変化し、電圧を印加して配向方向が揃った状態では、入射光の偏光方向は液晶の配向方向が変化しないため偏光方向も変化しない。
【００９５】
上記のように図示しない電気信号切り替え手段によって偏光変換素子５１０に電気信号を印加することによって、入射光の偏光方向を９０度変化させることができる。ただし、本発明に係る偏光変換素子５１０は、上記の構成のものに限定されるものではなく、以下のように構成されるものでも、入射光の偏光方向を９０度変化させることができるものであればその他の構成でもよい。
【００９６】
すなわち、液晶の配向方向を入射光の偏光方向と同一面内かつ４５度の角度をなすように構成し、所定の電圧を印加したときの液晶の屈折率と、印加してないときの液晶の屈折率との差Δｎに液晶の厚さｄを乗じたΔｎ・ｄが概ね半波長の奇数倍となるように構成する。このとき、第２の透明基板５１ｂと偏光液晶５３との界面での液晶の配向方向は、第１の透明基板５１ａと偏光液晶５３との界面での液晶の配向方向と同じものとする。これによって、電圧を印加しないときは、偏光方向が９０度回転し、電圧を印加すると偏光方向が回転しないようにすることができる。
【００９７】
偏光回折素子５２０は、一対の透明基板５１ｂ、５１ｃと、回折液晶５６、５７と、格子材５８とを有し、入射する光束を偏光方向に応じて回折させる２つの偏光回折格子を構成する。以下、第１の回折液晶５６と格子材５８とによって形成される偏光回折格子を第１の偏光回折格子といい、第２の回折液晶５７と格子材５８とによって形成される偏光回折格子を第２の偏光回折格子という。
【００９８】
第１の偏光回折格子は、相互に直交する２つの偏光方向を第１の偏光方向および第２の偏光方向とするとき、第２の偏光方向の光束の回折効率を第１の偏光方向の光束の回折効率で割って得られる比（以下、回折効率比という。）が０以上０．５以下となるように入射される光束を回折させ、第１の偏光方向の光束に対して、０次回折効率を１次回折効率で割って得られる比（以下、０次１次比という。）が５以上から３０以下の範囲内のいずれかになるように光束を回折させるように構成される。
【００９９】
第２の偏光回折格子は、第１の偏光方向の光束の回折効率を第２の偏光方向の光束の回折効率で割って得られる回折効率比が０以上０．５以下となるように入射される光束を回折させ、第２の偏光方向の光束に対して、０次回折効率を１次回折効率で割って得られる０次１次比が５以上から３０以下の範囲内のいずれかになるように光束を回折させるように構成される。
【０１００】
ここで、回折効率比を０以上０．５以下から０以上０．３以下にすることによって、トラッキングサーボへのノイズの影響をより低減でき、第２の偏光方向と第１の偏光方向との回折効率比を、さらに、０以上０．１以下とすることによって、トラッキングサーボへのノイズの影響をさらに低減でき、精度の一層の向上を図ることができる。また、０次１次比に関しては、０次１次比が小さい方がサブビームの信号強度が高くなり、トラッキング信号のＳＮ比を改善できる。
【０１０１】
そのため、再生に関しては、０次１次比が２０以下であることがより好ましく、１５以下であることがさらに好ましい。一方、書き込みに関しては、０次１次比が大きい方がメインビームの強度が高くなり、書き込みの際の光パワーを高くできるので好ましい。そのため、書き込みに関しては、０次１次比が８以上であることがより好ましく、１５以上であることがさらに好ましい。したがって、再生専用の光ヘッド装置では、０次１次比は、５〜２０であることがより好ましく、５〜１５であることがさらに好ましい。一方、再生および書き込みが可能な光ヘッド装置では、０次１次比は、１０〜３０であることがより好ましく、１５〜２０であることがさらに好ましい。
【０１０２】
上記のように構成された偏光回折素子５２０には、可変回折素子２ｂ１に入射された光束が、偏光変換素子５１０によって偏光方向が切り替えられて入射する。具体的には、偏光変換素子５１０の透明電極５２ａ、５２ｂを介して偏光液晶５３に印加された電気信号によって、偏光液晶５３の配向方向を変化させ、これによって偏光方向を切り替えるようになっている。
【０１０３】
このように、偏光変換素子５１０に電気信号を印加することによって、偏光変換素子５１０を通過する光束の偏光方向を第１の偏光方向または第２の偏光方向のいずれかの偏光方向に制御し、偏光方向が第１の偏光方向のとき、入射した光束は第１の偏光回折格子によって一部が回折し、偏光方向が第２の偏光方向のとき、入射した光束は第２の偏光回折格子によって一部が回折するように構成されている。
【０１０４】
回折液晶５６、５７として高分子液晶を用いることは、配向方向の制御が容易なため、偏光方向と回折方向との制御が容易になり、好ましい。ただし、回折液晶５６、５７として、低分子液晶を用いるのでもよい。以下、回折液晶５６、５７として、高分子液晶を用いるものとする。ここで、第１の回折液晶５６と、第２の回折液晶５７とは、それぞれ配向方向が９０度ずれて対向するように、透明基板５１ｂ、５１ｃ上に形成される。以下、第１の回折液晶５６の配向方向を第１の偏光方向に平行となるものとし、第２の回折液晶５７の配向方向を第２の偏光方向に平行となるものとする。
【０１０５】
したがって、第１の回折液晶は第１の偏光方向の入射光に対して異常光屈折率ｎｅを有し、第２の回折液晶は第２の偏光方向の入射光に対して常光屈折率ｎｏを有する。ここで、透明基板５１ａ、５１ｂの屈折率ｎｓは、回折液晶５６、５７の常光屈折率ｎｏまたは異常光屈折率ｎｅのいずれかと等しいものとする。
【０１０６】
格子材５８は、光学的に等方性を有する媒質（以下、等方性媒質という。）からなり、格子材５８としては、所謂、充填材が用いられる。この充填材は、回折液晶５６、５７が形成された一対の透明基板５１ｂ、５１ｃを相互に張り合わせる用途にも用いることができ、有効である。回折液晶５６、５７と格子材５８とによって構成される回折格子のピッチおよび対向傾斜角は、本発明の第１の実施の形態において説明したものと同様であるため、その説明を省略する。
【０１０７】
上記で、透明基板５１ａ、５１ｂの屈折率ｎｓおよび格子材５８の屈折率が回折液晶５６、５７の常光屈折率ｎｏに等しい場合、第１の透明基板５１ａに接する回折液晶５６は、上記第１の偏光方向の光に対しては、ｎｅの屈折率を示し、回折液晶５６と等方性媒質（格子材５８）との屈折率の差に応じ、第１の透明基板５１ａに入射する光束は回折する。また、第２の偏光方向に対しては、回折液晶５６はｎｏの屈折率を示し、回折液晶５６と等方性媒質（格子材５８）との屈折率の差はなく、第１の透明基板５１ａに入射する光束は回折しない。
【０１０８】
これに対して、第２の透明基板５１ｂに接する回折液晶５７は、上記第１の偏光方向の光に対しては、ｎｏの屈折率を示し、回折液晶５６と等方性媒質（格子材５８）との屈折率の差はなく、第２の偏光回折格子に入射する光束は回折する。また、第２の偏光方向に対しては、回折液晶５６はｎｅの屈折率を示し、回折液晶５６と等方性媒質（格子材５８）との屈折率の差に応じて、第２の偏光回折格子に入射する光束は回折する。
【０１０９】
なお、上記では、可変回折素子２ｂ１、２ｂ２が液晶を用いて構成される例について説明したが、本発明の可変回折素子２ｂ１、２ｂ２は、必ずしも液晶を用いて構成されるものに限定されず、ＬｉＮｂＯ3等の複屈折を有する単結晶を用いて作成されるのでも、偏光方向により回折特性の異なる２つの偏光回折格子を張り合わせて構成されるものでも、偏光方向により回折特性の異なる物を用いるのであればその他の構成でもよい。
［実施例］
以下、本発明の第２の実施の形態に係る光ヘッド装置の実施例について説明する。本発明の第２の実施の形態に係る光ヘッド装置の概念的な構成は、可変回折素子（図１に示す可変回折素子２）を除き、本発明の第１の実施の形態に係る光ヘッド装置１００の構成と同様であるため、同一の構成部については同一の符号を付し、その説明を省略する。本発明の第２の実施の形態に係る可変回折素子は、偏光変換素子と偏光回折素子によって構成される。
【０１１０】
図５および図６は、本発明の第２の実施の形態に係る光ヘッド装置の実施例の可変回折素子の構成例を模式的に示す断面図である。図５および図６に示す構成の可変回折素子２ｂ１は、偏光変換素子５１０と偏光回折素子５２０とを有する。偏光変換素子５１０は、一対の透明基板５１ａ、５１ｂと、一対の透明基板５１ａ、５１ｂによって挟持された偏光液晶５３と、偏光液晶５３に電圧を印加するための一対の透明電極５２ａ、５２ｂと、シール材５４と、透明電極５２ａ、５２ｂに電圧を印加するためのフレキシブル回路基板５５とを有する。
【０１１１】
透明基板５１a、５１ｂ、５１ｃ、透明電極５２ａ、５２ｂ、シール材５４、および、フレキシブル回路基板５５は、本発明の第１の実施の形態において説明したものと同様であるため、その説明を省略する。また、第２の実施の形態に係る光ヘッド装置は図示しない電気信号切り替え手段を備え、電気信号切り替え手段は、所定の矩形交流の電気信号を透明電極５２ａ、５２ｂに出力するようになっている。
【０１１２】
偏光変換素子５１０を構成する偏光液晶５３としては、ツイストネマティック液晶を用いる。これによって、光が透明基板５１ａ側から入射するものとすると（以下、同様。）、例えば、入射側の透明基板５１ａと出射側の透明基板５１ｂとで配向方向を９０度変え液晶をツイストさせると、電圧を印加しない状態では、入射光の偏光方向は液晶の配向方向の変化量に応じて９０度偏光方向が変化し、電圧を印加して配向方向が揃った状態では、入射光の偏光方向は液晶の配向方向が変化しないため偏光方向も変化しない。
【０１１３】
偏光液晶５３は、透明基板５１a、５１ｂに平行に配向している。偏光液晶５３は、また、第１の透明電極５２ａと偏光液晶５３との界面に設けられた配向膜等によって、第１の偏光回折格子のストライプと概ね平行になる方向に配向している。偏光液晶５３は、さらに、第２の透明電極５２ｂと偏光液晶５３との界面に設けられた配向膜等によって、第２の偏光回折格子のストライプと概ね９０度になる方向に配向している。偏光液晶５３の厚さは、５μｍである。そして、光源１と第１の偏光回折格子のストライプとは、光源１が出射する光束の偏光方向が偏光液晶５３の入射面での配向方向と一致するように配置される。
【０１１４】
偏光回折素子５２０は、一対の透明基板５１ｂ、５１ｃと、回折液晶５６、５７と、格子材５８とを有し、入射する光束を偏光方向に応じて回折させる２つの偏光回折格子を構成する。回折液晶５６、５７としては、高分子液晶を用いる。これは、回折液晶５６、５７の配向方向の制御が容易なため、偏光方向と回折方向との制御が容易になり、好ましい。
【０１１５】
第１の偏光回折格子を構成する第１の回折液晶５６の厚さ（第１の偏光回折格子の深さ）ｄ１は１．６μｍであり、第２の回折液晶５７の厚さ（第２の偏光回折格子の深さ）ｄ２は１．９μｍである。ここで、回折液晶５６、５７を構成する高分子液晶の常光屈折率ｎｏは１．５２、異常光屈折率ｎｅは１．５７である。また、透明基板５１ｂ、５１ｃと格子材５８の屈折率ｎｓは１．５２である。また、格子材５８としては、等方性媒質の充填材が用いる。この充填材を用いて、回折液晶５６、５７が形成された一対の透明基板５１ｂ、５１ｃを相互に張り合わせる。
【０１１６】
回折液晶５６、５７は、図３に示すように、ストライプ状の周期的な凹凸の平面パターンを有する。ただし、回折液晶５６、５７のピッチは、相互に異なり、それぞれ１２μｍ、１３μｍにする。また、第１の回折液晶５６が有するストライプ状の凹凸の平面パターンと、第２の回折液晶５７が有するストライプ状の凹凸の平面パターンとは、第２の透明基板５１ｂと第３の透明基板５１ｃとが対向させた状態で、１度の対向傾斜角をなすように形成される。
【０１１７】
このように構成することにより、回折液晶５６、５７と格子材５８とが構成する回折格子の回折効率は、回折液晶５６、５７の凹凸の深さｄ１、ｄ２と、高分子液晶よりなる回折液晶５６、５７の屈折率と格子材５８の屈折率の差との積に応じて決定される。この積は、第１の偏光回折格子については（ｎｅ−ｎｓ）・ｄ１＝０．８μｍとなり、第２の偏光回折格子については（ｎｅ−ｎｓ）・ｄ２＝０．９５μｍとなる。
【０１１８】
その結果、第１の偏光回折格子については、第１の偏光方向に対して０次回折効率が８６％となり、１次回折効率が５．７％となる。また、第２の偏光方向については、１次回折効率がほぼ０％となる。第２の偏光回折格子については、第２の偏光方向に対して０次回折効率が８１％となり、１次回折効率が７．７％となる。また、第１の偏光方向については、１次回折効率がほぼ０％となる。
【０１１９】
このように、図示しない電気信号切り替え手段を介して偏光変換素子５１０を構成する透明電極５２ａ、５２ｂに電気信号を出力することによって、第１の偏光回折格子と第２の偏光回折格子とを切り替えることができる。このように構成することによって、第１の偏光回折格子については、第１の偏光方向に対して、０次回折効率を１次回折効率で割って得られる比として約１５が得られる。また、第１の偏光方向の光束の回折効率を第２の偏光方向の光束の回折効率で割って得られる比は、ほぼ０となる。
【０１２０】
また、第２の偏光回折格子については、第２の偏光方向に対して、０次回折効率を１次回折効率で割って得られる比として約１０．５が得られる。また、第２の偏光方向の光束の回折効率を第１の偏光方向の光束の回折効率で割って得られる比は、ほぼ０となる。
【０１２１】
なお、上記では、光源から出射される光束を可変回折素子がメインビームと２つのサイドビームにする構成について説明したが、本発明は、このような構成に適用が限定されるものではなく、回折格子を切り替える構成の全ての装置に適用できるものである。
【０１２２】
なお、上記の実施例は、回折液晶５６、５７に用いる材料と格子材５８に用いる材料とを入れ替えた構成（以下、入替構成例という。）の可変回折素子２を排除するものではない。上記の構成（以下、実施構成例という。）は、入替構成例に比して、以下の点で好ましい。すなわち、入替構成例では、回折格子のストライプ方向に液晶分子が配向するため、対向する回折格子間でストライプ方向が大きく異なる場合、液晶がツイストすることになる。このような場合、透過する光の偏光方向が回転する。
【０１２３】
光ヘッド装置によっては、このように偏光方向が回転してしまうことによって、ビームスプリッタ３に入射する偏光方向が所望の偏光方向と異なってしまい、効果率の低下を招くことがある。一方、実施構成例では、配向した高分子液晶膜にパターニングして回折格子を後から作成するため、回折格子のストライプ方向と高分子液晶の配向方向とは、独立に設定できる。このため、入替構成例で見られたような問題は生じず、上記の実施構成例が好ましい。
【０１２４】
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態に係る光ヘッド装置は、偏光変換素子が可変回折素子に入射する光の偏光方向を切り替え、偏光回折素子が偏光方向の異なる２つの光束の回折効率の比が０以上０．５以下となるように光を回折させ、利用しない回折光を抑制できるため、トラッキングサーボへのノイズを低減できる。
【０１２５】
また、０次回折効率と１次回折効率との比が５以上から３０以下の範囲内となるようにしたため、光ディスクに対して情報の書き込みまたは読み出しを適切に行うことができる。
本実施の形態では、第１の回折液晶５６と第２の回折液晶５７からなる偏光回折素子５２０を備えた可変回折素子２ｂ１、２ｂ２について説明したが、いずれか一方の回折液晶からなる可変回折素子としてもよい。この場合、偏光変換素子５１０に印加する電気信号の切り替えにより回折効率の切り替えができる。
【０１２６】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態に係る光ヘッド装置の概念的な構成は、図１に示す本発明の第１の実施の形態に係る光ヘッド装置１００の構成と、以下の点が異なる。
第１の実施の形態に係る光ヘッド装置１００では、可変回折素子２が光源１とビームスプリッタ３の間の光路中に配置され、可変回折素子２により光源１から出射した光束の一部を回折させてメインビームと２つのサブビームからなる３つのビームを生成する。
【０１２７】
第３の実施の形態に係る光ヘッド装置１００では、可変回折素子２がビームスプリッタ３と光検出器８の間の光路中に配置され、光ディスク７の情報記録面７ａから反射して戻ってくる光束の一部を可変回折素子２により回折させ、光検出器８の複数の受光面へ集光させるように構成する。
【０１２８】
光ヘッド装置の他の配置および構成は第１の実施の形態に係る光ヘッド装置１００と同様であるため、同一の構成部については同一の符号を付し、その説明を省略する。
なお、非点収差法を用いたフォーカスサーボやトラッキングサーボを採用する場合、ビームスプリッタ３と光検出器８との間の光路中に、シリンドリカルレンズなどの非点収差を発生する光学素子を配置することが一般的である。
【０１２９】
本発明の第３の実施の形態に係る光ヘッド装置に用いられる可変回折素子は、第１および第２の実施の形態において説明した何れの構成でもよい。情報記録面のトラックピッチの規格が異なる光記録媒体を対象に記録または再生を行うときに、前記可変回折素子に印加する電気信号を切り替えて、光記録媒体に最適なフォーカスサーボやトラッキングサーボ検出用の回折パターンを生成するように可変回折素子のストライプ状の回折格子パターンを設計する。
【０１３０】
回折素子をビームスプリッタ３と光検出器８との間の光路中に配置し、０次回折光（透過光）や±１次回折光を光ディスクの記録・再生、フォーカスサーボやトラッキングサーボ検出用の光信号として利用するのは、ホログラムビームスプリッタ方式として知られている。ホログラムビームスプリッタ方式に用いられる回折素子は、入射光束面内で回折格子の領域が複数に空間分割され、各領域で回折格子のピッチやストライプ方向が異なることが一般的である。また、各領域内で回折格子のピッチやストライプ方向に分布をつけることで回折光にレンズ機能や波面収差生成機能を付与するホログラムパターンとすることもある。本実施形態に用いる可変回折素子２の回折格子も、このようなホログラムビームスプリッタ方式の設計構成やホログラムパターンが利用できる。
【０１３１】
可変回折素子２を光源１とビームスプリッタ３の間の光路中に配置する場合、０次回折光（透過光：メインビーム）と±１次回折光（２つのサブビーム）からなる３つのビームを生成することが一般的だが、可変回折素子２をビームスプリッタ３と光検出器８の間の光路中に配置する本実施形態の場合、０次回折光（透過光）を用いないで±１次回折光の両方または一方のみを光信号として用いることもある。また、−１次回折光に対して＋１次回折光の回折効率を相対的に高く、あるいは＋１次回折光のみを光信号として用いる場合、ブレーズ回折格子とすることが好ましい。この場合、図２の第１の部材２５、第２の部材２６、または、図５の回折液晶５６および５７の断面形状を鋸歯状としたブレーズ形状や鋸歯を階段状に近似した疑似ブレーズ形状とすればよい。
【０１３２】
例えば、回折液晶５６の断面形状を４段の階段状に近似した疑似ブレーズ形状とし、−１次回折光と＋１次回折光の回折効率比を１：１０とし、−１次回折光をトラッキングサーボ信号に、＋１次回折光を記録・再生およびフォーカスサーボ信号として用いることにより、＋１次回折光量が多いため高倍速の記録・再生においてもＳＮ比の高い信号検出が可能となる。
【０１３３】
本実施形態では、可変回折素子２をビームスプリッタ３と光検出器８の間の光路中に配置することにより、第１の実施の形態における光源１から光ディスク７に至る往路光路中での回折光発生に伴う０次回折光（透過光）の効率の低下がないため、高い０次回折光の効率が必要となる記録用の光ヘッド装置に有効である。
【０１３４】
本発明の光ヘッド装置に用いられる可変回折素子として、図２では第１の部材２５と第２の部材２６からなる２種類の回折格子を有し、図５および図６では回折液晶５６と５７からなる２種類の回折格子を有し、印加する電気信号を切り替えることによって、２種類の回折格子の内の一方の回折格子の機能を発現させる例を示す。
【０１３５】
可変回折素子として、１種類の回折格子から成り、印加する電気信号を切り替えることによって回折光を生成する状態と生成しない状態を切り替える作用としてもよい。
例えば、図２において、第２の部材２６を回折格子のピッチを無限大として実質的に回折パターンが存在しない状態とし、第１の部材２５のみの回折格子からなる可変回折素子２ａとすると、電圧Ｖ１では第１の部材２５と液晶２７の屈折率が一致して回折光が発生しないが、電圧Ｖ２ではその屈折率が一致しないため回折光が発生する。
【０１３６】
また、図５において、回折液晶５６のみの回折格子からなる可変回折素子２ｂ１とすると、偏光変換素子５１０を構成する偏光液晶５３に印加する電圧に応じて回折液晶５６で回折光が発生する状態と発生しない状態を切り替えできる。
このようにして印加電圧に応じて回折光が発生する状態と発生しない状態とを切り替える可変回折素子が得られると、生成される回折光が異なる複数の可変回折素子を直列に配置することにより、２種類に限定されることなく複数の回折格子の回折光を切り替えて発生できる。
【０１３７】
その結果、情報記録面のトラックピッチの規格が異なる複数の光記録媒体である光ディスクを対象に記録または再生を行うときに、前記複数の回折格子からなる可変回折素子に印加する電気信号を切り替えて、前記光記録媒体に最適な信号検出が可能となる。
【０１３８】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態に係る光ヘッド装置１００の実施例について説明する。図１に示す本発明の第１の実施の形態に係る光ヘッド装置１００の構成とは、以下の点が異なる。
【０１３９】
第１の実施の形態に係る光ヘッド装置１００では、可変回折素子２が光源１とビームスプリッタ３の間の光路中に配置され、可変回折素子２により光源１から出射した光束の一部を回折させてメインビームと２つのサブビームからなる３つのビームを生成する。
第４の実施の形態に係る光ヘッド装置１００では、可変回折素子２がビームスプリッタ３と対物レンズ６の間の光路中に配置され、光源１から出射した往路の光は可変回折素子２を透過し、対物レンズ６により光ディスク７に集光し、光ディスクの情報記録面７ａから反射して戻ってくる復路の光はふたたび、可変回折素子２を透過し、光検出器８へ導かれる。
【０１４０】
このとき、印加する電圧により可変回折素子２の回折効率を変化させることにより、往路に可変回折素子２を透過する光の０次回折光の光量を変化させることができる。
例えば回折効率が低い、あるいは回折しない状態では、可変回折素子２を透過する０次回折光量が増加し、光ディスク７に到達する光量が増加する。一方、回折効率を高くし、可変回折素子２を透過する０次回折光量が減少し、光源である半導体レーザからの出射光量を大きくしたまま、光ディスク７への到達する光量を小さくすることができる。
【０１４１】
光ディスク７に書き込みを行う際には、光ディスクに到達する光量を大きくする必要があり、可変回折素子の回折効率を小さく、あるいは回折しない状態とすることが好ましい。また、光ディスクの情報記録面７ａに記録された情報を読み込む際には、光ディスクに到達する光量を小さくする必要がある。このとき、光源１である半導体レーザの出射光量を小さくすると、半導体レーザの発振が不安定になりノイズが増大し、読み取り性能に悪影響を与える。このため、可変回折素子２の回折効率を大きくし光ディスクに到達する０次透過光量を小さくすることで、光源である半導体レーザの出射光量を大きくしたまま、低ノイズで光ディスクを読み取ることができる。このほかにも、情報記録面が２層ある光ディスクと１層の光ディスクでは、光ディスクへ到達させるべき光量が大きく異なり、このような場合にも可変回折素子による光量変化は有効である。
【０１４２】
本実施形態では、可変回折素子の回折効率を変化させる、あるいは回折する状態と回折しない状態を切り替える機能が重要となる。図２に示した本発明の可変回折素子の模式図の第１の透明電極上にストライプ状の周期的な凹凸を形成するために設けられた第１の部材２５と、第２の部材２６の凹凸の深さを異なるようにすることで、印加する電圧により回折効率を変化させることができる。
また、回折する状態と、しない状態を切り替える場合には、第１の凹凸部材２５または第２の凹凸部材２６のどちらか一方の凹凸をなくし、平面としてもよい。即ち、第１の凹凸部材２５または第２の凹凸部材２６のどちらか一方の凹凸のピッチを無限大として実質的に回折パターンが存在しない状態としてもよい。
さらに、凹凸部材２５と２６の屈折率を同じとしてもよい。
【０１４３】
さらに、可変回折素子と対物レンズの間に１／４波長板を配置することで、光源１から出射した往路の直線偏光の光が、前記１／４波長板を透過し、光ディスクで反射に再び１／４波長板を透過することで、復路の偏光方向は往路の直線偏光方向と直交させることができる。このことで、可変回折素子を透過する往路と復路では、偏光方向を直交させることができる。本発明の液晶を用いた可変回折素子は、回折効率を変化させることができる光の偏光方向と変化させない偏光方向が存在する。この回折効率を変化させることが可能な偏光方向と、往路の偏光方向とを一致させ、復路の偏光方向の光に対しては回折効率が低く透過率が高い状態に設定する。つまり、往路の０次回折光の効率のみを可変回折素子に電圧の印加状態を変化させることで可変することができ、復路の光は高い０次回折光の効率で光検出器に導くことができる。このことで、光ディスクの種類や書き込み読み込み状態に応じて往路の透過率を可変し、最適な光強度で光ディスクに光を導くことができ、光ディスクから反射した光は、光ディスクの種類などによらず、可変回折素子を高い透過率で透過し、高い利用効率で光検出器に導くことができる為に、光ディスクの情報を含んだ光信号を高いＳＮ比で検出することができ好ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１４４】
本発明に係る光ヘッド装置は、電気的に浮く電極をなくすることができ、もって、静電気の影響による経時変化を緩和できるという効果が有用な、光ヘッド装置等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光ヘッド装置の概念的な構成を示す図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る光ヘッド装置を構成する可変回折素子の構造の一例を模式的に示す断面図。
【図３】透明電極２３、２４上に形成される部材２５、２６の平面パターンを説明するための説明図。
【図４】可変回折素子２ａを構成する透明電極２３、２４間に印加する電圧（液晶２７に印加される電圧）と、液晶２７の屈折率との関係の一例を示す図。
【図５】偏光変換素子と偏光回折素子とを一体にして可変回折素子を構成した例を示す図。
【図６】偏光変換素子を偏光回折素子から分離して可変回折素子を構成した例を示す図。
【図７】従来の液晶回折素子の構成を概念的に示す説明図。
【符号の説明】
【０１４６】
１  光源
２、２ａ、２ｂ１、２ｂ２  可変回折素子
３  光学素子（ビームスプリッタ）
４  コリメータレンズ
５  絞り
６  対物レンズ
７  光ディスク
７ａ  情報記録面
８  光検出器
２１、２２、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、７１、７２  透明基板
２３、２４、５２ａ、５２ｂ、７３ａ、７３ｂ、７４  透明電極
２５  第１の部材
２６  第２の部材
２７、７５  液晶
２８、５４  シール材
２９、５５  フレキシブル回路基板
５３  偏光液晶
５６、５７  回折液晶
５８  格子材
７０  液晶回折素子
７６  印加電圧切り替え手段
１００  光ヘッド装置
５１０  偏光変換素子
５２０  偏光回折素子
【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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