(57)【要約】      （修正有）【課題】３ビーム光を使用して光ディスクへの記録および／または再生を安定して行うことができる光ヘッド装置を提供する。【解決手段】光源１１から発射され、回折素子１２によって３ビーム光が生成された光を光ディスク１８側と、モニタ用光検出器２１側と、に分岐する偏光ビームスプリッタ１３を有する。回折素子１２は、互いに直交する第１の直線偏光の光と第２の直線偏光の光のうち、第１の直線偏光の光を回折せずに直線透過させ、第２の直線偏光の光を回折して３ビーム化する偏光性の回折格子を有し、偏光ビームスプリッタ１３は、Ｓ偏光の光に対する透過率がＰ偏光の光に対する透過率よりも低く、第１の直線偏光の光を透過して、モニタ用光検出器２１で第１の直線偏光の光を受光し、モニタ用光検出器２１に接続された光量制御部によって、光源１１の光量を安定化し、光ディスク１８への光量を安定化させる。【選択図】図１
2011192321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光を光ディスクの方向とモニタ用光検出器の方向と、に分岐する偏光ビームスプリッタと、
前記光ディスクから反射された光を受光する光検出器と、
前記モニタ用光検出器で検出した光の光量に応じて前記光源から発射される光の光量を制御する光量制御部と、を備える光ヘッド装置において、
前記光源と前記偏光ビームスプリッタとの間の光路中に、０次回折光と±１次回折光の３ビーム光を発生する回折素子を配置し、
前記回折素子は、透明基板上に複屈折性材料からなる複屈折性材料層によって構成される凸部と、前記凸部の間に光学材料を有してなる回折格子を含み、かつ、前記複屈折性材料の常光屈折率ｎｏまたは異常光屈折率ｎｅ（ｎｏ≠ｎｅ）と、前記光学材料の屈折率が略一致して、第１の直線偏光の光を回折せず透過するとともに、前記第１の直線偏光の光と直交する第２の直線偏光の光を回折し、
前記偏光ビームスプリッタは、Ｓ偏光の光に対する透過率をＴＳ、前記Ｓ偏光の光と直交するＰ偏光の光に対する透過率をＴＰとするとき、ＴＳ＜ＴＰであるとともに、前記第１の直線偏光の光の方向と前記Ｐ偏光の光の方向が略一致して、前記モニタ用光検出器が、前記偏光ビームスプリッタを透過する前記第１の直線偏光の光を検出するか、または、
前記偏光ビームスプリッタは、前記Ｓ偏光の光に対する反射率をＲＳとし、前記Ｐ偏光の光に対する反射率をＲＰとするとき、ＲＳ＞ＲＰであるとともに、前記第１の直線偏光の光の方向と前記Ｓ偏光の光の方向が略一致して、前記モニタ用光検出器が、前記偏光ビームスプリッタで反射する前記第１の直線偏光の光を検出する光ヘッド装置。
【請求項２】
前記回折素子は、入射する光の偏光状態を変える位相板を有し、前記光源から発射する光が前記位相板、前記回折格子の順に入射するように配置される請求項１に記載の光ヘッド装置。
【請求項３】
前記位相板は、前記光源から発射する光に対して１／２波長板の機能を有する請求項２に記載の光ヘッド装置。
【請求項４】
前記光学材料は、屈折率が均一な等方性材料からなる請求項１〜３いずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項５】
前記回折格子は、入射する第１の直線偏光の光に対する０次回折効率η０と、±１次回折効率η±１の回折効率比η０／η±１が４〜２５の範囲である請求項１〜４いずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項６】
前記偏光ビームスプリッタは、前記ＴＳが略０％であるとともに、前記ＴＰが略１００％である請求項１〜５いずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項７】
前記偏光ビームスプリッタは、前記ＲＳが略１００％であるとともに、前記ＲＰが略０％である請求項１〜５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、光ストレージを扱う光学系として、ＣＤ、ＤＶＤ、「Ｂｌｕ−ｒａｙ」（登録商標：以下ＢＤ）のような光記録媒体に情報の記録および／または再生を行う光ヘッド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤなどのような光記録媒体（以下、「光ディスク」という）に情報の記録および／または再生（以下、「記録・再生」という）を行う光ヘッド装置の開発、実用化が進んでいる。これらの光ディスクへの情報の記録・再生と、光ディスク上の位置のトラッキングと、を実現するために、半導体レーザなどの光源と対物レンズとの間の光路中に回折素子を配置して、０次回折光（直進透過光）と±１次回折光の３つの光（以下、「３ビーム光」という。）を発生させる手法を用いることがある。この場合、とくに、該回折素子から得られる±１次回折光をトラッキングに用い、０次回折光を情報の記録・再生に用いる。
【０００３】
光ヘッド装置については、安定した情報の記録・再生を行うために、光源から発射した光の一部を、光ディスク側に向かう光路とは異なる光路に分岐し、その光路中に配置された光量モニタ用の光検出器を用いて、この一部の光の光量をモニタリングし、光ディスクに照射させる光の光量を安定化させる方法が提案されている。例えば、この光量モニタ用の光検出器に相当するフロントモニタに、特定のＰ偏光の０次回折光と±１次回折光の３ビーム光を入射させて、フロントモニタに接続されたＡＰＣ（オートパワーコントローラ）によって、光ディスクに入射する光の光量が一定になるように、半導体レーザ素子から発射する光の強度を制御する光ヘッド装置が報告されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１８５０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献１の光ヘッド装置は、３ビーム光がいずれも、フロントモニタに入射する構成を有するので、これらの光同士が干渉した状態で、フロントモニタ上で光が検出される。このように、フロントモニタにおいて干渉した３ビーム光が入射すると、具体的に、以下に説明する現象が発生し、安定した情報の記録・再生が実現できないという問題がある。
【０００６】
図７は、フロントモニタ（＝モニタ用光検出器）にこれら３ビーム光が入射したとき、モニタ用光検出器に到達する光の分布について示した平面模式図および、光量分布の特性を示すグラフである。このうち、図７（ａ）および図７（ｃ）は、モニタ用光検出器において、光を検出する領域である受光領域１０１と同じ平面上の入射光１０３について示した光量分布の例の模式図である。また図７（ｂ）、は、図７（ａ）の直線Ａ−Ａ´上における光量の分布（プロファイル）を示すグラフであり、横軸にＡ−Ａ´の位置を表し、縦軸に光量を示したものである。ここで、Ａ−Ａ´における光量のうち、最大値をＩＡ、最小値をＩＢ、そして、その中間値をＩ０（＝（ＩＡ＋ＩＢ）／２）とする。そして、Ｉ０以上の光量を示す領域を明部１０１ａとし、Ｉ０未満の光量を示す領域を暗部１０２ａとし、図７（ａ）にてそれぞれ、領域を分けて示したものである。なお、図７（ｂ）には、Ａ−Ａ´上の受光領域１０１の幅に相当する１０１ｗも合わせて示す。
【０００７】
また、このような干渉縞は、定常的に発生するものではなく、光ヘッド装置の温度、半導体レーザ光の偏光状態、波長の変化等にともなって時間的に変化するものである。図７（ｃ）は、図７（ａ）とは異なり、明部と暗部とが反転した様子を示した模式図であり、明部１０１ｂと暗部１０２ｂによって干渉縞が発生した状態を表わす。また、図７（ｄ）は、図７（ｃ）の直線Ａ−Ａ´上における光量の分布を示すグラフであり、横軸にＡ−Ａ´の位置を表し、縦軸に光量を示したものである。明部１０１ｂと暗部１０２ｂと光量との関係は、図７（ａ）と図７（ｂ）と、の関係と同じであり、受光領域１０１の幅１０１ｗも示す。
【０００８】
ここで、図７（ａ）および図７（ｃ）に代表される干渉縞が発生してモニタ用光検出器の受光領域１０１で検出する光の光量について考える。まず、図７（ａ）に示す干渉縞において、受光領域１０１は全て明部１０１ａに含まれるが、干渉縞が時間とともに変化すると、受光領域１０１に到達する光の光量も変化する。そして、さらに干渉縞が変化して、例えば、図７（ｃ）に示すように、受光領域１０１が全て暗部１０２ｂに含まれると、図７（ａ）の分布における光量に対し、光量の変化量が最も大きくなる。このように、発生する干渉縞の分布によって受光領域１０１における光量の変化があり、その変化量が大きくなるほど、安定した光量のモニタリングが困難となり、ＡＰＣによって半導体レーザ等の光源からの光量を安定して調整することができないので、光ディスクへ照射する光量も安定させることができず、その結果、安定した情報の記録・再生が実現できないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、以上の点を鑑みてなされたものであって、光源と、前記光源からの光を光ディスクの方向とモニタ用光検出器の方向と、に分岐する偏光ビームスプリッタと、前記光ディスクから反射された光を受光する光検出器と、前記モニタ用光検出器で検出した光の光量に応じて前記光源から発射される光の光量を制御する光量制御部と、を備える光ヘッド装置において、前記光源と前記偏光ビームスプリッタとの間の光路中に、０次回折光と±１次回折光の３ビーム光を発生する回折素子を配置し、前記回折素子は、透明基板上に複屈折性材料からなる複屈折性材料層によって構成される凸部と、前記凸部の間に光学材料を有してなる回折格子を含み、かつ、前記複屈折性材料の常光屈折率ｎｏまたは異常光屈折率ｎｅ（ｎｏ≠ｎｅ）と、前記光学材料の屈折率が略一致して、第１の直線偏光の光を回折せず透過するとともに、前記第１の直線偏光の光と直交する第２の直線偏光の光を回折し、前記偏光ビームスプリッタは、Ｓ偏光の光に対する透過率をＴＳ、前記Ｓ偏光の光と直交するＰ偏光の光に対する透過率をＴＰとするとき、ＴＳ＜ＴＰであるとともに、前記第１の直線偏光の光の方向と前記Ｐ偏光の光の方向が略一致して、前記モニタ用光検出器が、前記偏光ビームスプリッタを透過する前記第１の直線偏光の光を検出するか、または、前記偏光ビームスプリッタは、前記Ｓ偏光の光に対する反射率をＲＳとし、前記Ｐ偏光の光に対する反射率をＲＰとするとき、ＲＳ＞ＲＰであるとともに、前記第１の直線偏光の光の方向と前記Ｓ偏光の光の方向が略一致して、前記モニタ用光検出器が、前記偏光ビームスプリッタで反射する前記第１の直線偏光の光を検出する光ヘッド装置を提供する。
【００１０】
また、前記回折素子は、入射する光の偏光状態を変える位相板を有し、前記光源から発射する光が前記位相板、前記回折格子の順に入射するように配置される上記の光ヘッド装置を提供する。
【００１１】
また、前記位相板は、前記光源から発射する光に対して１／２波長板の機能を有する上記の光ヘッド装置を提供する。
【００１２】
また、前記光学材料は、屈折率が均一な等方性材料からなる上記の光ヘッド装置を提供する。
【００１３】
また、前記回折格子は、入射する第１の直線偏光の光に対する０次回折効率η０と、±１次回折効率η±１の回折効率比η０／η±１が４〜２５の範囲である上記の光ヘッド装置を提供する。
【００１４】
また、前記偏光ビームスプリッタは、前記ＴＳが略０％であるとともに、前記ＴＰが略１００％である上記の光ヘッド装置を提供する。
【００１５】
さらに、前記偏光ビームスプリッタは、前記ＲＳが略１００％であるとともに、前記ＲＰが略０％である上記の光ヘッド装置を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、０次回折光（直進透過光）と±１次回折光と、の３ビーム光を利用する光ヘッド装置において、光ディスクに入射する光の光量を安定化させるためのモニタ用光検出器を有し、モニタ用光検出器に到達する±１次回折光の光量を低減させる構成とすることで、モニタ用光検出器に干渉縞を有する光の到達を抑制し、光ディスクの安定した記録・再生が実現できる光ヘッド装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】光ヘッド装置の概念図。
【図２】他の光ヘッド装置の概念図。
【図３】回折素子の断面模式図（第１の実施形態）。
【図４】（ａ）光源を出射した光が、回折して偏光分離される状態を示す模式図（第１の実施形態、３ビーム光反射）。（ｂ）光源を出射した光が、回折して偏光分離される状態を示す模式図（第１の実施形態、３ビーム光透過）。
【図５】回折素子の断面模式図（第２の実施形態）。
【図６】（ａ）光源を出射した光が、回折して偏光分離される状態を示す模式図（第２の実施形態、３ビーム光反射）。（ｂ）光源を出射した光が、回折して偏光分離される状態を示す模式図（第２の実施形態、３ビーム光透過）。
【図７】（ａ）発生する干渉縞の例。（ｂ）図４（ａ）の干渉縞の光強度のプロファイル。（ｃ）発生する干渉縞の他の例。（ｄ）図４（ｃ）の干渉縞の光強度のプロファイル。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る光ヘッド装置の構成例を示す概念図である。光ヘッド装置１０ａは、半導体レーザなどの光源１１から出射する光が、回折素子１２で回折されて、３ビーム光が生成される。なお、光源１１からは、ここでは、直線偏光の光が出射するものとするが、これに限らない。また、光源１１と、後述する偏光ビームスプリッタ１３と、の間の光路中に、例えば、互いに直交する２つの直線偏光の光のうち一方の光を透過し、他方の光を遮断する機能を有する、図示しない偏光フィルタを配置してもよい。また、光源１１と偏光ビームスプリッタ１３と、の間の光路中に、直線偏光の光を特定の電場に回転できる１／２波長板を配置してもよい。
【００１９】
回折素子１２は、０次回折光と±１次回折光の３ビーム光を生成するが、このうち０次回折光は、第１の直線偏光の光の成分と、第１の直線偏光と直交する第２の直線偏光の光の成分とが混在した偏光状態の光であり、これに対して、±１次回折光は第２の直線偏光の光であって、第１の直線偏光の光の成分が略０とする特性を有する。なお、回折素子１２は、後述するが偏光性の回折格子を含む構成を有する。
【００２０】
そして、回折素子１２で生成された３ビーム光は、偏光ビームスプリッタ１３に入射する。偏光ビームスプリッタ１３は、直交する２つの直線偏光の光に対する透過率、反射率が異なる特性を有する。例えば、偏光ビームスプリッタ１３は、Ｓ偏光の光の透過率をＴＳ、Ｓ偏光の光と直交するＰ偏光の光の透過率をＴＰとするとき、ＴＰ＞ＴＳの特性を有する。また、好ましくは、ＴＳ≒０［％］であり、さらに、Ｓ偏光の反射率をＲＳとするとき、ＲＳが高いほど光ディスク１８に到達する光の利用効率が高くなる。そして、ＲＳ≧５０［％］であれば好ましく、ＲＳ≧８０［％］であればより好ましく、ＲＳ≒１００［％］であればさらに好ましい。また、この場合、Ｐ偏光の光の透過率をＴＰとするとき、ＴＰが高いほど、光ディスク１８を反射して光検出器２０に到達する光の利用効率が高くなるので、ＴＰ≧５０［％］であれば好ましく、ＴＰ≧８０［％］であればより好ましく、ＴＰ≒１００［％］であればさらに好ましい。また、Ｐ偏光の光の反射率をＲＰとするとき、ＲＰが低い方が光ディスク１８で反射して光源１１に戻る光量が低減でき、ＲＰ≒０［％］であると好ましい。
【００２１】
偏光ビームスプリッタ１３で反射された３ビーム光は、コリメータレンズ１４によって平行光となり、立ち上げミラー１５で反射され、１／４波長板１６によって円偏光の光に変換され、対物レンズ１７によって光ディスク１８の情報記録面に集光する。そして、光ディスク１８で反射された光は、往路とは逆方向に電場が回転する円偏光の光となる。その後、再び対物レンズ１７、１／４波長板１６を透過して、往路と直交する光となって、コリメータレンズ１４および偏光ビームスプリッタ１３を直進透過し、非点収差を発生させるシリンドリカルレンズなどのセンサレンズ１９を透過して光検出器２０に集光する。
【００２２】
また、光ヘッド装置１０ａ、後述する光ヘッド装置１０ｂにおいて、光源１１は、４０５ｎｍ波長帯の光を発射する半導体レーザ等が挙げられるが、６６０ｎｍ波長帯の光を発射するものであったり、７８５ｎｍ波長帯の光を発射するものであったり、または、これら複数の波長帯の光を発射するハイブリッド型またはモノシリック型の半導体レーザ等であってもよい。なお、４０５ｎｍ波長帯は３８５ｎｍ〜４３０ｎｍ、６６０ｎｍ波長帯は６３０ｎｍ〜６９０ｎｍ、７８５ｎｍ波長帯は７６０ｎｍ〜８１０ｎｍの範囲とする。
【００２３】
ここで、偏光ビームスプリッタ１３を直進透過するＰ偏光の光は、モニタ用光検出器２１に到達する。そして、モニタ用光検出器２１に到達した光は、図示しない光量制御部によって光源１１から発射する光量を制御している。つまり、光源１１から偏光ビームスプリッタ１３に入射する光のうち、光ディスク１８側に進行する光の光量と、モニタ用光検出器２１側に進行する光の光量と、の比は一定となる。そして、モニタ用光検出器２１に到達する光の光量を検出して、常に光ディスク１８へ集光させる光の光量を安定して得られるように、光源１１から発射する光の光量を光量制御部によって制御するものである。なお、ＴＰが高いほど、モニタ用光検出器２１に到達する光の利用効率が高くなるので、ＴＰ≧５０［％］であれば好ましく、ＴＰ≧８０［％］であればより好ましく、ＴＰ≒１００［％］であればさらに好ましい。
【００２４】
また、光ヘッド装置は、光ヘッド装置１０ａに限らず、他の構成であってもよい。図２は、光ヘッド装置１０ａとは異なる構成となる光ヘッド装置１０ｂの概念図を示したものである。具体的に、光ヘッド装置１０ｂは、モニタ用光検出器２１へ向かう光路と光ディスクへ向かう光路とが入れ替わった構成を有する。なお、光ヘッド装置１０ａと同じものには同じ番号を付して説明の重複を避ける。
【００２５】
また、光ヘッド装置１０ａ、１０ｂは、いずれも、モニタ用光検出器２１で受光させる光を主としてＰ偏光の光としたが、これに限らない。偏光ビームスプリッタ１３と、後述する回折素子１２と、の組み合わせによって、モニタ用光検出器２１で受光させる光を主としてＳ偏光の光とすることもできる。以下は、モニタ用光検出器２１で受光させる光を主としてＰ偏光の光であるとして説明する。
【００２６】
図３（ａ）は、光ヘッド装置１０ａ、１０ｂに用いる回折素子１２として、具体的に回折素子３０の構成を示す模式図である。回折素子３０は、透明基板３１ａ上に複屈折性材料層３３ａが離隔して周期的なピッチを有する回折格子３３が形成され、回折格子３３の凹部に透明材料３４が形成されている。また、回折格子３３の凸部は、この複屈折性材料層３３ａに相当し、凹部は複屈折性材料層３３ａの間の部分を指す。透明材料３４は、この少なくとも凹部に形成されていればよいが、等方性材料であれば図３に示すように凸部を覆う部分に形成されていてもよい。なお、回折格子３３は、その光学特性から、偏光性回折格子３３と表現することもできる。
【００２７】
複屈折性材料層３３ａに相当する凸部は、特定の偏光方向の光に対して３ビーム光が発生できるように、断面が矩形状を有することが好ましい。また、特定の偏光方向の光に対する０次回折効率（η０）、±１次回折効率（η±１）については、入射する光の波長λに基づき、回折格子３３を構成する複屈折性材料層３３ａと光学材料３４との屈折率差Δｎ（≠０）と、回折格子３３の高さｈを調整することによって決めることができる。なお、光ディスク１８に集光される３ビーム光について、回折効率比（η０／η±１）は、４〜２５、好ましくは１２〜２０の範囲で調整するとよい。
【００２８】
また、回折素子３０は、回折格子３３を挟んで透明基板３１ａと対向する側に透明基板３１ｂを配置してもよく、さらに、透明基板３１ａ、３１ｂの表面に、それぞれ反射防止膜３２ａ、３２ｂが形成されていると、界面反射損失を抑制し、光利用効率が高くできるので好ましい。また、透明基板３１ａ、３１ｂとしては、入射する光に対して透明であれば、樹脂板、樹脂フィルムなど種々の材料を用いることができるが、ガラスや石英ガラスなどの光学的等方性材料を用いると、透過光に複屈折性の影響を与えないため好ましい。
【００２９】
複屈折性材料層３３ａを構成する複屈折性材料としては、高分子液晶、フォトニック結晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、水晶など利用できる。ここで、複屈折性材料層３３ａの常光屈折率をｎｏ、異常光屈折率をｎｅ（ｎｏ≠ｎｅ）とし、光学材料３４を屈折率ｎｓの等方性材料とすると、屈折率ｎｓは、常光屈折率をｎｏまたは異常光屈折率をｎｅと略等しい特性を有する。また、異常光屈折率を示す遅相軸は、複屈折性材料層３３ａにおいて回折格子３３の長手方向に限らず、任意の方向に設定することができる。なお、光学材料３４は、等方性材料に限らず複屈折性材料であってもよく、このとき、常光屈折率をｎ１、異常光屈折率をｎ２（ｎ１≠ｎ２）とすると、ｎ１またはｎ２の一方が、常光屈折率ｎｏまたは異常光屈折率ｎｅと略等しく、他方が常光屈折率ｎｏおよび異常光屈折率ｎｅいずれとも異なる特性を有するとよい。
【００３０】
ここで、回折格子３３において、屈折率が略等しい、つまり、複屈折性材料層３３ａと光学材料３４との屈折率差Δｎが略０となる方向と平行となる直線偏光の光を第１の直線偏光の光とし、第１の直線偏光と光と直交する直線偏光の光を第２の直線偏光の光と定義する。以下は、光学材料３４が屈折率ｎｓの等方性材料からなり、屈折率ｎｓが複屈折性材料層３３ａの常光屈折率をｎｏと略等しい材料の組合せによって回折格子３３が構成されているものとして説明する。さらに、ここでは、複屈折性材料層３３ａの異常光屈折率を示す遅相軸の方向が、回折格子３３の長手方向、つまりＹ軸方向と平行する方向であるものとする。
【００３１】
次に、図４（ａ）、図４（ｂ）に基づいて、光源１１から出射した光の振る舞いについて説明する。図４（ａ）は、光ヘッド装置１０ａに基づく、光源１１、回折素子３０、偏光ビームスプリッタ１３について、光の進行方向および偏光状態を示す模式図であり、図４（ｂ）は、光ヘッド装置１０ｂに基づく、光源１１、回折素子３０、偏光ビームスプリッタ１３について、光の進行方向および偏光状態を示す模式図である。なお、ここでは、偏光ビームスプリッタ１３が、ＴＳ＝０［％］、ＴＰ＝１００［％］、ＲＳ＝１００［％］、ＲＰ＝０［％］の特性を有するもの、とする。また、図４（ａ）、図４（ｂ）において、Ｓ偏光の光は、紙面に対して垂直方向（Ｙ方向）の光、Ｐ偏光の光は、紙面に対して平行方向（Ｘ方向）の光で表す。
【００３２】
まず、光ヘッド装置１０ａに基づく図４（ａ）について説明する。光源１１は、直線偏光の光を発射するものとするが、この場合、第１の直線偏光の光の成分と、第２の直線偏光の光の成分がいずれも含まれるように、例えば光源１１の位置が調整されたものとする。光源１１から発射した光４１は、回折素子３０に入射し、回折格子３３において、０次回折光４２ａと、＋１次回折光４２ｂおよび−１次回折光４２ｃの３ビーム光が生成される。ここで、第１の直線偏光の光は、回折格子３３において、複屈折性材料層３３ａの常光屈折率ｎｏと、光学材料３４の屈折率ｎｓとが略等しいので、回折せずに直進透過する。一方、第２の直線偏光の光は、回折格子３３において、複屈折性材料層３３ａの異常光屈折率ｎｅと、光学材料３４の屈折率ｎｓとが異なるので、回折する。
【００３３】
つまり、図４（ａ）に示すように、回折素子３０で３ビーム光となった光のうち、０次回折光４２ａは、第１の直線偏光の光と第２の直線偏光の光が混在した偏光状態の光となるが、一方で、±１次回折光４２ｂ、４２ｃは、いずれも、ほぼ第２の直線偏光の光の成分となる。そして、これらの３ビーム光が偏光ビームスプリッタ１３に入射すると、偏光ビームスプリッタ１３の多層膜面において、第１の直線偏光の光は直進透過するが、一方、第２の直線偏光の光は直進透過せずに、Ｘ方向に反射する。とくに、０次回折光４２ａのうち、第１の直線偏光の光は、直進透過して光４３となって図示しないモニタ用光検出器２１側に進行し、第２の直線偏光の光は反射して光４４となるように、偏光分離される。なお、図４（ａ）において、第１の直線偏光の光の方向はＰ偏光の光の方向に相当し、第２の直線偏光の光の方向はＳ偏光の光の方向に相当する。
【００３４】
このように、本実施形態の光ヘッド装置１０ａは、回折素子３０と偏光ビームスプリッタ１３によって、偏光ビームスプリッタ１３で反射した３ビーム光が光ディスク１８に向けて進行するとともに、偏光ビームスプリッタ１３を直進透過した０次回折光が、モニタ用光検出器２１に到達する構成を有する。このようにして、モニタ用光検出器２１に到達する光は、光４３以外に干渉の原因となる光が低減され、モニタ用光検出器２１に到達する光の光量を安定させることができるので、光ディスク１８へ集光させる光の光量も安定させることができる。なお、光ディスク１８に向かう光の光量と、モニタ用光検出器２１に向かう光の光量の比は、光源１１の位置を、光軸を中心に回転させるなど位置調整をすることで調整が可能である。
【００３５】
次に、光ヘッド装置１０ｂに基づく図４（ｂ）について説明する。光源１１は、同様に、第１の直線偏光の光の成分と、第２の直線偏光の光の成分がいずれも含まれるように調整されたものとする。また、回折素子１２として、同様に回折素子３０を用いるが、図４（ａ）の回折素子３０に対して、光軸について９０°回転させた位置となるようにする。つまり、図４（ｂ）において、回折格子３３の複屈折性材料層３３ａを模式的に示すが、回折格子３３の長手方向がＸ方向に平行となるようにする。光源１１から発射した光５１は、回折素子３０に入射し、回折格子３３において、０次回折光５２ａと、＋１次回折光５２ｂおよび−１次回折光５２ｃの３ビーム光が生成される。ここで、同様に、第１の直線偏光の光は、回折格子３３において回折せずに直進透過し、第２の直線偏光の光は、回折格子３３において、回折する。
【００３６】
つまり、図４（ｂ）に示すように、回折素子３０で３ビーム光となった光のうち、０次回折光５２ａは、第１の直線偏光の光と第２の直線偏光の光が混在した偏光状態の光となるが、一方で、±１次回折光５２ｂ、５２ｃは、いずれも、ほぼ第２の直線偏光の光の成分となる。そして、これらの３ビーム光が偏光ビームスプリッタ１３に入射すると、偏光ビームスプリッタ１３の多層膜面において、第１の直線偏光の光はＸ方向に反射するが、一方、第２の直線偏光の光は直進透過する。とくに、０次回折光５２ａのうち、第１の直線偏光の光は、反射して光５３となって図示しないモニタ用光検出器２１に進行し、第２の直線偏光の光は直進透過して光５４となるように、偏光分離される。なお、図４（ｂ）において、第１の直線偏光の光の方向はＳ偏光の光の方向に相当し、第２の直線偏光の光の方向はＰ偏光の光の方向に相当する。
【００３７】
このように、本実施形態の光ヘッド装置１０ｂは、回折素子３０と偏光ビームスプリッタ１３によって、偏光ビームスプリッタ１３を透過した３ビーム光が光ディスク１８に向けて進行するとともに、偏光ビームスプリッタ１３で反射した０次回折光のみが、モニタ用光検出器２１に到達する構成を有する。このようにして、モニタ用光検出器２１に到達する光は、光５３以外に干渉の原因となる光が低減され、モニタ用光検出器２１に到達する光の光量を安定させることができるので、光ディスク１８へ集光させる光の光量も安定させることができる。
【００３８】
また、光源１１は、直線偏光の光を出射するものとしたが、例えば、楕円偏光の光を出射するものであてもよく、光源１１と回折素子３０の間の光路中に、入射する光の偏光状態を変えて出射する位相板や偏光フィルタなどが備えられてもよい。また、複屈折性材料層３３ａの異常光屈折率を示す遅相軸の方向が、回折格子３３の長手方向としたが、これに限らず、Ｘ−Ｙ平面内において遅相軸が任意の揃った方向であってもよい。光学材料３４の屈折率ｎｓが、複屈折性材料層３３ａの常光屈折率ｎｏと略等しく、かつ、遅相軸方向と回折格子３３の長手方向が異なる場合、光ヘッド装置１０ａにおいては、偏光ビームスプリッタ１３は、遅相軸方向に平行な直線偏光の光に対する（直進）透過率を略０％とし、高い反射率が得られるように配置するとよい。そして、光ヘッド装置１０ｂにおいては、偏光ビームスプリッタ１３は、遅相軸方向に平行な直線偏光の光に対する反射率を略０％とし、高い（直進）透過率が得られるように配置するとよい。
【００３９】
（第２の実施形態）
図５は、光ヘッド装置１０ａ、１０ｂに用いる回折素子１２として、具体的に回折素子６０の構成を示す模式図である。また、図６（ａ）、図６（ｂ）は、光源１１、回折素子６０、偏光ビームスプリッタ１３について光の進行方向および偏光状態を示す模式図である。本実施形態に係る光ヘッド装置も、図１の光ヘッド装置１０ａ、図２の光ヘッド装置１０ｂの構成を有するが、回折素子１２として回折素子６０を用いるところが、第１の実施形態と異なる。
【００４０】
まず、図５に基づき、回折素子６０の構成について説明する。回折素子６０は、回折素子３０の構成に加え、位相板６４を付加した構成を有し、回折素子３０と同じものには同じ番号を付して説明の重複を避ける。回折素子６０は、透明基板３１ｂのうち、回折格子３３とは反対側の面に接着剤層６３を介して位相板６４が透明基板６１によって挟持された構成を有する。さらに、透明基板６１の表面に、反射防止膜６２が形成されていると、界面反射損失を抑制し、光利用効率が高くできるので好ましい。
【００４１】
位相板６４は、複屈折性材料からなることが好ましく、例えば、水晶、ＬｉＮｂＯ３などの無機材料や樹脂や液晶、高分子液晶などの有機材料から構成される。位相板６４は、例えば、液晶や高分子液晶からなるとともに、液晶分子が位相板６４の厚さ方向と直交する面に沿って水平配向され、液晶分子の長軸方向が厚さ方向を軸に９０°ツイストされて、入射する光を旋光する機能を有する旋光子であってもよい。
【００４２】
また、位相板６４としては、波長が互いに異なる複数の光が入射する場合、とくに、それぞれの波長の光に対して所望の偏光状態に変調できるものであるとよい。例えば、この場合、広帯域において１／２波長板として機能するものとして、例えば、光が入射する方向と直交する面と平行に光学軸を有し、光学軸が厚さ方向に揃った複屈折性材料からなる波長板を、光学軸が交差するように複数枚重ねて構成されるものであってもよい。また、光学軸方向が厚さ方向を軸に螺旋している波長板を、複数枚重ねるように構成されるものであってもよい。
【００４３】
まず、図６（ａ）に基づいて、光源１１から出射した光の振る舞いについて説明する。ここで、光源１１は、（第２の）直線偏光の光を発射するものとする。光源１１から発射した光７１は、回折素子６０に入射し、まず、位相板６４によって、第１の直線偏光の光の成分と、第２の直線偏光の光の成分がいずれも含まれる偏光状態の光７２に変調される。そして、回折格子３３において、０次回折光７３ａと、＋１次回折光７３ｂおよび−１次回折光７３ｃの３ビーム光が生成される。ここで、第１の直線偏光の光は、回折格子３３において、複屈折性材料層３３ａの常光屈折率ｎｏと、光学材料３４の屈折率ｎｓとが略等しいので、回折せず直進透過する。一方、第２の直線偏光の光は、回折格子３３において、複屈折性材料層３３ａの異常光屈折率ｎｅと、光学材料３４の屈折率ｎｓとが異なるので、回折する。
【００４４】
つまり、図６（ａ）に示すように、回折素子６０で回折した光のうち、０次回折光７３ａは、第１の直線偏光の光と第２の直線偏光の光が混在した偏光状態の光となるが、一方で、±１次回折光７３ｂ、７３ｃは、いずれも、ほぼ第２の直線偏光の光の成分となる。そして、これらの３ビーム光が偏光ビームスプリッタ１３に入射すると、偏光ビームスプリッタ１３の多層膜面において、第１の直線偏光の光は直進透過するが、一方、第２の直線偏光の光は直進透過せずにＸ方向に反射する。とくに、０次回折光７３ａのうち、第１の直線偏光の光は、直進透過して光７４となって図示しないモニタ用光検出器２１側に進行し、第２の直線偏光の光は反射して光７５となるように、偏光分離される。なお、図６（ａ）において、第１の直線偏光の光の方向はＰ偏光の光の方向に相当し、第２の直線偏光の光の方向はＳ偏光の光の方向に相当する。
【００４５】
このように、本実施形態の光ヘッド装置１０ａは、回折素子６０と偏光ビームスプリッタ１３によって、偏光ビームスプリッタ１３で反射した３ビーム光が光ディスク１８に向けて進行するとともに、偏光ビームスプリッタ１３を直進透過した０次回折光のみが、モニタ用光検出器２１に到達する構成を有する。このようにして、モニタ用光検出器２１に到達する光は、光７４以外に干渉の原因となる光が低減され、モニタ用光検出器２１に到達する光の光量を安定させることができるので、光ディスク１８へ集光させる光の光量も安定させることができる。
【００４６】
次に、光ヘッド装置１０ｂに基づく図６（ｂ）について説明する。光源１１は、同様に、（第２の）直線偏光の光が発射するように、光源１１の位置が調整されたものとする。また、回折素子１２として、同様に回折素子６０を用いるが、図６（ａ）の回折素子６０に対して９０°回転させた位置となるようにする。なお、図６（ｂ）において、回折格子３３の複屈折性材料層３３ａを模式的に示すが、回折格子３３の長手方向がＸ方向に平行となるようにする。光源１１から発射した光８１は、回折素子６０に入射し、まず、位相板６４によって、第１の直線偏光の光の成分と、第２の直線偏光の光の成分がいずれも含まれる偏光状態の光８２に変調される。そして、回折格子３３において、０次回折光８３ａと、＋１次回折光８３ｂおよび−１次回折光８３ｃの３ビーム光が生成される。ここで、同様に、第１の直線偏光の光は、回折格子３３において、回折せず透過し、第２の直線偏光の光は、回折格子３３において、回折する。
【００４７】
つまり、図６（ｂ）に示すように、回折素子６０で３ビーム光となった光のうち、０次回折光８３ａは、第１の直線偏光の光と第２の直線偏光の光が混在した偏光状態の光となるが、一方で、±１次回折光８３ｂ、８３ｃは、いずれも、ほぼ第２の直線偏光の光の成分となる。そして、これらの３ビーム光が偏光ビームスプリッタ１３に入射すると、偏光ビームスプリッタ１３の多層膜面において、第１の直線偏光の光はＸ方向に反射するが、一方、第２の直線偏光の光は直進透過する。とくに、０次回折光８３ａのうち、第１の直線偏光の光は、反射して光８４となって図示しないモニタ用光検出器２１側に進行し、第２の直線偏光の光は直進透過して光８５となるように、偏光分離される。なお、図６（ｂ）において、第１の直線偏光の光の方向はＳ偏光の光の方向に相当し、第２の直線偏光の光の方向はＰ偏光の光の方向に相当する。
【００４８】
このように、本実施形態の光ヘッド装置１０ｂは、回折素子３０と偏光ビームスプリッタ１３によって、偏光ビームスプリッタ１３を透過した３ビーム光が光ディスク１８に向けて進行するとともに、偏光ビームスプリッタ１３で反射した０次回折光のみが、モニタ用光検出器２１に到達する構成を有する。このようにして、モニタ用光検出器２１に到達する光は、光８４以外に干渉の原因となる光が低減され、モニタ用光検出器２１に到達する光の光量を安定させることができるので、光ディスク１８へ集光させる光の光量も安定させることができる。なお、光ディスク１８に向かう光の光量と、モニタ用光検出器２１に向かう光の光量の比は、位相板６４の設計を変更することで容易に調整が可能である。
【実施例】
【００４９】
（実施例１）
本実施例では、図３に基づいて、第１の実施形態に係る光ヘッド装置１０ａの回折素子３０の作製方法について説明する。透明基板３１ａとして、白板ガラス基板を用い、一方の平面に、４０５ｎｍの波長の光に対する常光屈折率ｎｏが１．５２、異常光屈折率ｎｅが１．６０の複屈折性材料を光学軸が一方向に揃うように成膜し、厚さｈが０．７４３μｍとなるように均一化する。次に、複屈折性材料の膜面上にフォトレジストを塗布し、格子の１周期分に相当する格子ピッチが１０μｍで、１．８ｍｍ×１．３ｍｍの領域に、転写後の凸部の幅と凹部の幅の比（＝Ｄｕｔｙ比）が１：１となるマスクを用いて露光するフォトリソグラフィ工程を実施する。なお、マスクは、格子の長手方向が、複屈折性材料の異常光屈折率を示す遅相軸と平行する位置に合わせて露光する。
【００５０】
その後、感光された部分のフォトレジストを除去し、ドライエッチング法でフォトレジストが除去された部分の複屈折性材料を除去する。そして、残ったフォトレジストを剥離液によって除去し、複屈折性材料層３３ａを形成する。次に、複屈折性材料層３３ａによってできる溝に光学材料として、４０５ｎｍの波長の光に対する屈折率ｎｓが１．５２である等方性の透明材料を充填して回折格子３３を形成し、透明基板３１ｂとして、白板ガラス基板を用いて、挟持する。そして、透明基板３１ａ、３１ｂのうち、回折格子３３側と対向する側の平面に、真空蒸着によって反射防止膜を形成し、その後、２ｍｍ×１．５ｍｍの大きさに切断して回折素子３０を得る。
【００５１】
回折素子３０を、４０５ｎｍの直線偏光の光を発射する光源１１と偏光ビームスプリッタ１３との間の光路中に配置する。具体的に、図４（ａ）に基づき、回折素子３０の回折格子３３の長手方向の直線偏光の光、つまり第２の直線偏光の光の方向が、偏光ビームスプリッタ１３の透過率が略０％となる方向、つまり、Ｓ偏光の光の方向となるように偏光ビームスプリッタ１３を配置する。なお、偏光ビームスプリッタ１３は、Ｓ偏光の光を略１００％反射し、Ｐ偏光の光を略１００％透過する特性を有するものを用いる。
【００５２】
そして、光源１１として、４０５ｎｍの直線偏光の光を発射するものを用い、光軸と直交する面から見たとき、光源１１から発射する直線偏光の光４１の振動方向と、回折格子３３の長手方向との角度が約１８．４°となるように配置する。なお、この場合、光源１１から発射する直線偏光の光４１の振動方向と、回折格子３３の格子ピッチ方向との角度は、約７１．６°となる。このとき、回折素子３０に入射する光４１のうち、略１０％が第１の直線偏光の光となって、回折素子３０および偏光ビームスプリッタ１３を直進透過する。
【００５３】
そして、回折素子３０に入射する光のうち、略９０％の第２の直線偏光の光は、回折して３ビーム光を発生する。このとき、０次回折光４４の光量と、＋１次回折光４２ｂの光量または−１次回折光４２ｃの光量と、の比（回折効率比＝η０／η±１）が約１０となって、光ディスク１８側にこれらの光が到達する。このように、モニタ用光検出器２１には、干渉が大きく低減されて安定した光量の光が到達するとともに、光ディスク１８には、所望の回折効率比の３ビーム光が得られ、安定した記録・再生ができる光ヘッド装置が実現できる。
【００５４】
（実施例２）
本実施例では、図５に基づいて、第２の実施形態に係る光ヘッド装置１０ａの回折素子６０の作製方法について説明する。まず、回折格子３３を含み、透明基板３１ａ、３１ｂで挟持された部分は、実施例１と同じ方法で作製する。次に、透明基板６１として白色ガラス基板を用い、一方の平面に４０５ｎｍの波長の光に対する常光屈折率ｎｏが１．５２、異常光屈折率ｎｅが１．６０の複屈折性材料を光学軸が一方向に揃うように成膜し、厚さが２．５３μｍとなるように均一化して、位相板６４を形成する。次に、位相板６４のうち、透明基板６１と対向する面と、透明基板３１ｂとなる白色ガラス基板面と、を接着剤によって接着し、接着剤層６３を形成する。このとき、位相板６４の遅相軸方向と、回折格子３３の長手方向と、がなす角度が５４．２°となるようにする。
【００５５】
そして、光源１１として、４０５ｎｍの直線偏光の光を発射するものを用い、光軸と直交する面から見たとき、図６（ａ）に基づき、光源１１から発射する直線偏光の光７１の振動方向と、位相板６４の進相軸方向との角度が約５４．２°となるように配置する。なお、偏光ビームスプリッタ１３は、実施例１と同様に、Ｓ偏光の光を略１００％反射し、Ｐ偏光の光を略１００％透過する特性を有するものを用いる。そして、回折素子６０の回折格子３３の長手方向の直線偏光の光、つまり第２の直線偏光の光の方向が、偏光ビームスプリッタ１３の透過率が略０％となる方向、つまり、Ｓ偏光の光の方向となるように偏光ビームスプリッタ１３を配置する。
【００５６】
このとき、位相板６４を透過した光７２は直線偏光の光となって、直線偏光の光７１に対して約７１．６°の角度をなすので、位相板６４を透過した直線偏光の光７２の振動方向と、回折格子３３の長手方向との角度が約１８．４°となる。なお、この場合、直線偏光の光７２の振動方向と、回折格子３３の格子ピッチ方向との角度は、約７１．６°となる。このとき、回折格子３３に入射する光７２のうち、略１０％が第１の直線偏光の光となって、回折素子６０および偏光ビームスプリッタ１３を直進透過する。
【００５７】
そして、回折格子３３に入射する光のうち、略９０％の第２の直線偏光の光は、回折して３ビーム光を発生する。このとき、０次回折光７５の光量と、＋１次回折光７３ｂの光量または−１次回折光７３ｃの光量と、の比（回折効率比＝η０／η±１）が約１０となって、光ディスク１８側にこれらの光が到達する。このように、モニタ用光検出器２１には、干渉が大きく低減されて安定した光量の光が到達するとともに、光ディスク１８には、所望の回折効率比の３ビーム光が得られ、安定した記録・再生ができる光ヘッド装置が実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上のように、本発明にかかる光ヘッド装置は、光源と偏光ビームスプリッタとの間の光路中に偏光性の回折格子を含む回折素子を配置することで、モニタリング対象の光を、０次回折光として同対象の±１次回折光の光量を低減することができる。これによって、モニタリング対象の光の干渉を大きく低減し、安定した記録・再生ができる光ヘッド装置を実現することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１０ａ、１０ｂ  光ヘッド装置
１１  光源
１２、３０、６０  回折素子
１３  偏光ビームスプリッタ
１４  コリメータレンズ
１５  立ち上げミラー
１６  １／４波長板
１７  対物レンズ
１８  光ディスク
１９  センサレンズ
２０  光検出器
２１  モニタ用光検出器
３１ａ、３１ｂ、６１  透明基板
３２ａ、３２ｂ、６２  反射防止膜
３３  回折格子
３３ａ  複屈折性材料層
３４  透明材料
４１、５１、７１、８１  光源からの出射光
４２ａ、４３、４４、５２ａ、５３、５４、７３ａ、７４、７５、８３ａ、８４、８５  ０次回折光
４２ｂ、５２ｂ、７３ｂ、８３ｂ  ＋１次回折光
７２ｃ、５２ｃ、７３ｃ、８３ｃ  −１次回折光
６３  接着剤層
６４  位相板
７２、８２  位相板を出射する光
１０１  受光領域
１０１ａ、１０１ｂ  明部
１０２ａ、１０２ｂ  暗部
１０１ｗ  受光領域の幅
１０３  モニタ用光検出器への入射光
【図１】
2011192321.tif 000003
【図２】
2011192321.tif 000004
【図３】
2011192321.tif 000005
【図４】
2011192321.tif 000006
【図５】
2011192321.tif 000007
【図６】
2011192321.tif 000008
【図７】
2011192321.tif 000009