(57)【要約】【課題】光ディスク読み書き用の光ピックアップ装置には、偏向依存型回折素子が必要となるが、作成が困難であるためコスト高になっていた。【解決手段】一方向に関して光の透過量が傾斜的に変化し、それを周期的に繰り返したマスク３０の片面に、第１または第２の所定波長の光照射によってトランス体とシス体の相互間で光異性化する光反応性分子４１を結合させ第１の所定波長の光でシス体化したものを第１の基板とし、これと透明な第２の基板４２との間に液晶４３を挟持すると液晶分子は基板面に平行に配向する。第１の基板側から前記第２の所定の波長の光を照射すると、光反応性分子が照射光量に応じて部分的にトランス体に変化する。液晶分子の配向はトランス体に対し基板面に垂直に配向する。この状態を固定することによって、液晶分子が基板面に垂直から平行までの傾斜的な分布を周期的に繰り返す偏向依存型回折格子が得られる。【選択図】  図４
2004219750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の透明基板と、該２枚の透明基板の間に挟持された液晶と、からなる光機能素子であって、前記液晶の分子の配向角度は前記透明基板の法線方向からの角度が前記透明基板面内の所定方向に対して周期的に変化されることによって回折格子の機能を有する格子領域が形成されていることを特徴とする光機能素子。
【請求項２】
請求項１に記載の光機能素子において、少なくとも一方の前記透明基板の前記液晶に接する側の面に所定波長の光照射によってトランス体からシス体に光異性化する光反応性分子が結合されていることを特徴とする光機能素子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光機能素子おいて、前記液晶がネマチック液晶であることを特徴とする光機能素子。
【請求項４】
光透過量が空間的に変調されたマスクを第一の基板とし、前記第一の基板に所定波長の光照射によってトランス体からシス体に光異性化する光反応性分子を結合させ、前記第一の基板の前記光反応性分子を結合させた面に透明な第二の基板を対向させ、両基板間に光硬化型液晶を挟持させ、前記所定波長の光を前記第一の基板側から照射して光反応性分子のトランス体とシス体構造の割合を空間的に変化させ、次に前記第二の基板側から前記液晶の配向角度分布を固定することができる第二の所定波長の光を照射した後に、前記第一の基板を剥離することを特徴とする光機能素子の作製方法。
【請求項５】
請求項４に記載の光機能素子の作製方法において、前記光透過量が空間的に変調されたマスクは、開口の大きさが一方向に周期的に空間的に変化されたマスクであることを特徴とする光機能素子の作製方法。
【請求項６】
請求項４に記載の光機能素子の作製方法において、前記光透過量が空間的に変調されたマスクは、透過率が一方向に周期的に空間的に変化されたマスクであることを特徴とする光機能素子の作製方法。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれか１つに記載の光機能素子の作製方法によって作られたことを特徴とする光機能素子。
【請求項８】
請求項７に記載の光機能素子おいて、前記液晶がネマチック液晶であることを特徴とする光機能素子。
【請求項９】
請求項１ないし３のいずれか１つに記載の光機能素子において、前記２枚の透明基板のうちの一方は、前記液晶に接する側の面に一方向に長く、他方向に幅の狭い第１の電極を該電極の幅より広い間隔を空けて周期的に配列し、他方の基板には、前記液晶に接する側の面に前記第１の電極の長さ方向に長く、前記配列周期のピッチより狭い幅の電極を、前記第１の電極の配列方向に前記周期と同じ周期で配列されていることを特徴とする光機能素子。
【請求項１０】
請求項９に記載の光機能素子において、前記電極に電圧が印加されたとき、前記液晶の分子の配向角度は前記透明基板の法線方向からの角度が前記透明基板面内の所定方向に対して周期的に変化されることを特徴とする光機能素子。
【請求項１１】
請求項１ないし３および７ないし１０のいずれか１つに記載の光機能素子を有し、特定の波長帯域の光を放出する光源と、記録媒体への記録及び再生のために信号光を検出するための受光素子と、前記光源からの光を記録媒体へ集光させるための集光素子と、からなることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１２】
請求項１ないし３および７ないし１０のいずれか１つに記載の光機能素子を複数有し、互いに異なる特定の波長帯域の光を放出する複数の光源と、記録媒体への記録及び再生のために信号光を検出するための受光素子と、前記光源からの光を記録媒体へ集光させるための集光素子と、からなることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１３】
請求項１ないし３のいずれか１つに記載の光機能素子を複数有し、互いに異なる特定の波長帯域の光を放出する複数の光源と、記録媒体への記録及び再生のために信号光を検出するための受光素子と、前記光源からの光を記録媒体へ集光させるための集光素子と、を有し、前記複数の光機能素子は電界を印加するための電極が具備されたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の光ピックアップ装置において、前記複数の光機能素子の１つにおいて生じる回折光が、他の光機能素子の前記格子領域を外れて透過する様に前記複数の光機能素子を配置されたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１５】
請求項１１ないし１４のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置において、前記格子領域は光機能素子面内において特性の異なる複数の領域に分割されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、偏光依存性回折素子とこれを用いた小型光ピックアップ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスクへの情報書き込みや情報読み出しをおこなう光ピックアップ装置は実用化され、また、一式の光ピックアップ装置でＣＤとＤＶＤの二世代光ディスクの記録再生が可能なものまで登場している。一方で、光ピックアップ装置の小型化の要求は高いため、レーザ光源（ＬＤ）と受光部（フォトディテクタ、ＰＤ）を一つのケースに収納した構成が存在する。ＬＤとＰＤが一つのケースに入っている場合、光ディスクへの照明光と光ディスクからの反射光の光路を切り換えるために偏光依存性回折素子が利用される。
【０００３】
二世代またはそれ以上の光ディスクへの互換性を有した小型化光ピックアップ装置には偏光依存性回折素子が必須となる。最近の光ピックアップ装置は、ＣＤ記録再生時のＬＤ波長用の回折素子とＤＶＤ用の回折素子を設置している。ＣＤ用回折素子ではＤＶＤ用ＬＤが回折せず、逆に、ＤＶＤ用回折素子ではＣＤ用ＬＤ光は回折しない。各々の±１次回折光は２個の受光部にそれぞれ受光される（例えば、特許文献１  参照。）。
【０００４】
さて、特許文献１記載の光ピックアップ装置はＰＤが２セットあり、コストが上昇する。ＰＤを１セットにして片側の回折光だけをＰＤで受光する方式も考えられるが、光利用効率を低下させてしまう。これを解決するには、−１次回折光が発生しないブレーズ化回折素子の採用が考えられる。しかも、複屈折材料でブレーズ化回折素子を作製すると偏光依存性も付加することができる。ブレーズ化回折素子基板と平行平板との間に液晶を封入し偏光依存性を有している例もある（例えば、特許文献２  参照。）。
【０００５】
ところで、ＬＤと回折素子とＰＤの配置によって回折素子の格子ピッチが決定されるが、ＬＤから対物レンズまでの間で、ＬＤ側に近い位置で回折素子を設置する場合、格子ピッチは最小で１μｍ程度から最大で５μｍ程度となる。このような狭ピッチのブレーズ化回折素子の作製は、仮に、金型を作製し複製するとしても高コストになる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１２３４０３号公報（第７頁、第１〜３図）
【特許文献２】
特開平８−２７８４７７号公報（第１０頁、段落００８５、第１０図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例の問題点を鑑み、本発明は、低コストで作製が容易な偏光依存性回折素子の実現と、この偏光依存性回折素子を用いた２世代以上の異なる光ディスクへの互換性を有し、かつ、小型高効率光ピックアップ装置の実現を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、２枚の透明基板と、該２枚の透明基板の間に挟持された液晶と、からなる光機能素子であって、前記液晶の分子の配向角度は前記透明基板の法線方向からの角度が前記透明基板面内の所定方向に対して周期的に変化されることによって回折格子の機能を有する格子領域が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の光機能素子において、少なくとも一方の前記透明基板の前記液晶に接する側の面に所定波長の光照射によってトランス体からシス体に光異性化する光反応性分子が結合されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の光機能素子おいて、前記液晶がネマチック液晶であることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、光機能素子の作製方法であって、光透過量が空間的に変調されたマスクを第一の基板とし、前記第一の基板に所定波長の光照射によってトランス体からシス体に光異性化する光反応性分子を結合させ、前記第一の基板の前記光反応性分子を結合させた面に透明な第二の基板を対向させ、両基板間に光硬化型液晶を挟持させ、前記所定波長の光を前記第一の基板側から照射して光反応性分子のトランス体とシス体構造の割合を空間的に変化させ、次に前記第二の基板側から前記液晶の配向角度分布を固定することができる第二の所定波長の光を照射した後に、前記第一の基板を剥離することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の光機能素子の作製方法において、前記光透過量が空間的に変調されたマスクは、開口の大きさが一方向に周期的に空間的に変化されたマスクであることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明では、請求項４に記載の光機能素子の作製方法において、前記光透過量が空間的に変調されたマスクは、透過率が一方向に周期的に空間的に変化されたマスクであることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明では、請求項４ないし６のいずれか１つに記載の光機能素子の作製方法によって作られた光機能素子を特徴とする。
【００１５】
請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の光機能素子おいて、前記液晶がネマチック液晶であることを特徴とする。
請求項９に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の光機能素子において、前記２枚の透明基板のうちの一方は、前記液晶に接する側の面に一方向に長く、他方向に幅の狭い第１の電極を該電極の幅より広い間隔を空けて周期的に配列し、他方の基板には、前記液晶に接する側の面に前記第１の電極の長さ方向に長く、前記配列周期のピッチより狭い幅の電極を、前記第１の電極の配列方向に前記周期と同じ周期で配列されていることを特徴とする。
請求項１０に記載の発明では、請求項９に記載の光機能素子において、前記電極に電圧が印加されたとき、前記液晶の分子の配向角度は前記透明基板の法線方向からの角度が前記透明基板面内の所定方向に対して周期的に変化されることを特徴とする。
請求項１１に記載の発明では、請求項１ないし３および７ないし１０のいずれか１つに記載の光機能素子を有し、特定の波長帯域の光を放出する光源と、記録媒体への記録及び再生のために信号光を検出するための受光素子と、前記光源からの光を記録媒体へ集光させるための集光素子と、からなる光ピックアップ装置を特徴とする。
【００１６】
請求項１２に記載の発明では、請求項１ないし３および７ないし１０のいずれか１つに記載の光機能素子を複数有し、互いに異なる特定の波長帯域の光を放出する複数の光源と、記録媒体への記録及び再生のために信号光を検出するための受光素子と、前記光源からの光を記録媒体へ集光させるための集光素子と、からなる光ピックアップ装置を特徴とする。
【００１７】
請求項１３に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の光機能素子を複数有し、互いに異なる特定の波長帯域の光を放出する複数の光源と、記録媒体への記録及び再生のために信号光を検出するための受光素子と、前記光源からの光を記録媒体へ集光させるための集光素子と、を有し、前記複数の光機能素子は電界を印加するための電極が具備された光ピックアップ装置を特徴とする。
請求項１４に記載の発明では、請求項１２または１３に記載の光ピックアップ装置において、前記複数の光機能素子の１つにおいて生じる回折光が、他の光機能素子の前記格子領域を外れて透過する様に前記複数の光機能素子を配置されたことを特徴とする。
【００１８】
請求項１５に記載の発明では、請求項１１ないし１４のいずれか１つに記載の光ピックアップ装置において、前記格子領域は光機能素子面内において特性の異なる複数の領域に分割されていることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の光機能素子について構成動作を説明する。
従来のブレーズ化基板液晶回折素子（例えば特許文献２）では、鋸歯形状を基板に作製すことによって、複屈折材料である液晶の位相分布を変調することができた。本発明の光機能素子は、基板は平行平板で構成し、液晶の配向角度が光機能素子面内で空間的に変調される。このため、位相分布が鋸歯状となる。
【００２０】
図１と図２は本発明の光機能素子を説明するための図である。
同図において符号１０は光機能素子、１１は透明基板、１２は電極、１３は配向膜、１４は液晶層、１５は液晶分子をそれぞれ示す。
図１はｘｚ平面の断面を表し、図２はｘｙ断面図で説明のために電極１２を省略して図示しているが、電極１２はｙ方向に長く延びているものとする。液晶分子１５は、電極１２に電圧が印加されていない時にｘ方向に配向されている。
【００２１】
図１のような周期的な繰り返し配置の電極構造にすると、同図のように、液晶分子１５がｚ方向に沿った配向からｘ方向にほぼ平行な状態まで周期的に分布させることが可能になる。ｚ軸方向に見ると液晶分子１５の配向は図２に示す状態である。このため、ｙｚ面に振動面をもちｚ方向に進む偏光Ｅｙ（図示せず）はどの位置でも常光屈折率となるため、光機能素子１０は偏光Ｅｙにとって単なる平板と同じ効果しかなく、回折されずに透過する。
【００２２】
一方、ｘｚ面に振動面をもつ偏光Ｅｘ（図示せず）にとっては常光屈折率から異常光屈折率まで空間的に屈折率が変調された回折格子と同じ効果が生ずる。このため、Ｅｘのみ回折され、いわゆる、偏光依存性回折素子の機能を有する。
本構成では、透明基板は平行平板でよいため、鋸歯状の加工プロセスが存在しない。このため、低コストで作製が容易である。
【００２３】
図３は本発明で用いるマスクを説明するための図である。
同図において符号３０はマスク、３１は開口をそれぞれ示す。
マスクの開口３１が図の上下方向では変化せず、左右方向についてはピッチＰで開口３１の大きさが周期的に変化している。この例では、開口３１の大きさを左右方向に関し空間的に変化させ、大局的に見て左右方向の光透過量に傾斜的な変化を与え（以後このような変化を、便宜上光透過量の空間的な変調と呼ぶ）、周期性を持たせることによって、紙面上下方向に回折格子溝があり、左右方向にピッチＰの回折格子を作製できる。開口の空間的な変調は一方向のみとすると、直線状の回折格子となる。この変調が２次元的に分布、例えば、同心円状であれば格子が同心円状に作製できる。さらに、不等ピッチ（変調ピッチと呼ぶこともある）にすれば回折格子にレンズ効果を持たせることも可能である。
次に回折素子作製方法について図４を用いて詳細に説明する。
【００２４】
図４は偏光依存型回折素子の作成方法を示す図である。
同図において符号４１は光反応性分子、４２は透明基板、４３は液晶、４４ａ、ｂは光源をそれぞれ示す。なお、図の上下方向は、説明の便宜上、誇張して描いてある。
第一の工程として図４（ａ）に示すように微小開口の大きさが空間的に変調されたマスク３０に、第１または第２の所定波長の光照射によってトランス体とシス体の相互間で光異性化する光反応性分子４１を図示しない剥離層を介して接合させる。この光反応性分子として例えばアゾベンゼンを用いることができる。アゾベンゼン側から第１の所定波長のＵＶ光（例えば波長３６５ｎｍの光）を照射し、アゾベンゼンをトランス体からシス体へ光異性化させる。
【００２５】
第２の工程、図４（ｂ）では、表面にアゾベンゼンが結合したマスクを第一の基板とし、透明基板４２との間に光硬化型の液晶４３を挟持させる。本発明を実施するためにはネマチック液晶が適している。必要であれば透明基板表面に配向膜を施す。第一の工程でアゾベンゼンがシス体となっているため、ネマチック液晶である液晶４３は基板面に平行なパラレル配向状態となる。
【００２６】
第３の工程、図４（ｃ）では、マスク側から光源４４ａを用いて、液晶を硬化させることのない第２の所定波長である光、例えば４４０ｎｍ以上の可視光を照射する。マスクには微小開口の大きさが空間的に変調されているため、マスクに照射された可視光がマスクを通過した後、パワー密度（照度）が面内で周期的に変化されている。このため、アゾベンゼンが部分的にトランス体へ光異性化される。トランス体へ光異性化される割合は照射される可視光の照度によって変わるため、マスクの変調ピッチＰと同じピッチでトランス体の割合が変化されて分布する。ネマチック液晶の液晶分子はこのトランス体のピッチに対応して、部分的に液晶分子の配向が基板面に対し角度をもって立つようになり、図１の液晶配向と同様の配向となる。
【００２７】
第４の工程、図４（ｄ）では、透明基板４２側から光源４４ｂを用いて紫外線を照射し、液晶４３を硬化させる。
第５の工程、図４（ｅ）では、変調開口マスク３０を剥離層の部分で剥離し、回折格子（光機能素子）が完成する。
本実施例では、アゾベンゼンにマスクを密着して露光していて、トランス体とシス体の割合を空間的に変調することが可能となる。マスクのピッチを小さくしても良好に露光することが可能となる。
【００２８】
図５は本発明で用いる他のマスクを説明するための図である。
本実施例では、マスクの透過率が図の上下方向では変化せず、左右方向についてはピッチＰで透過率が周期的に変化している。マスクの光透過量を左右方向に空間的に変調することによって、回折格子溝が紙面上下で、左右方向にピッチＰの回折格子を作製できる。透過率の周期的な変化は一方向のみとすると、直線状の回折格子となる。この変調が２次元的に分布、例えば、同心円状であれば格子が同心円状に作製できる。さらに、不等ピッチ（変調ピッチと呼ぶこともある）にすれば回折格子にレンズ効果を持たせることも可能である。
次に、回折格子作製方法について図６を用いて詳細に説明する。
【００２９】
図６は偏光依存型回折素子の他の作成方法を示す図である。
同図における符号は図４に準ずる。
第一の工程として図６（ａ）に示すように透過率が空間的に変調されたマスク５０の片面に、第１または第２の所定波長の光照射によってトランス体とシス体の相互間で光異性化する光反応性分子を、図示しない剥離層を介して結合させる。この光反応性分子として例えばアゾベンゼンを用いることができる。アゾベンゼン側から第１の所定波長の光であるＵＶ光（例えば波長３６５ｎｍの光）を照射し、アゾベンゼンをトランス体からシス体へ光異性化させる。
【００３０】
第２の工程、図６（ｂ）では、片面にアゾベンゼンが結合したマスクを第一の基板とし、透明基板４２との間に光硬化型の液晶４３を挟持させる。本発明を実施するためにはネマチック液晶が適している。必要であれば透明基板表面に配向膜を施す。第一の工程でアゾベンゼンがシス体となっているため、ネマチック液晶である液晶４３は基板面に平行なパラレル配向状態となる。
【００３１】
第３の工程、図６（ｃ）では、マスク側から光源４４ａを用いて、液晶を硬化させることのない第２の所定波長の光、例えば４４０ｎｍ以上の可視光を照射する。マスクの透過率が空間的に変調されているため、マスクに照射された可視光がマスクを通過した後、パワー密度（照度）が面内で周期的に変化されている。このため、アゾベンゼンが部分的にトランス体へ光異性化される。トランス体へ光異性化される割合は照射される可視光の照度によって変わるため、マスクの透過率変化のピッチＰと同じピッチでトランス体の割合が変化されて分布する。ネマチック液晶の液晶分子はこのトランス体のピッチに対応して、部分的に液晶分子の配向が基板面に対し角度をもって立つようになり、図１の液晶配向と同様の配向となる。
【００３２】
第４の工程、図６（ｄ）では、透明基板４２側から光源４４ｂを用いて紫外線を照射し、液晶４３を硬化させる。
第５の工程、図６（ｅ）では、変調透過率マスク５０を剥離層の部分で剥離し、回折格子（光機能素子）が完成する。
本実施例では、アゾベンゼンにマスクを密着して露光していて、トランス体とシス体の割合を空間的に変調することが可能となる。マスクのピッチを小さくしても良好に露光することが可能となる。
【００３３】
図７は光機能素子を用いた光ピックアップの実施形態を説明するための図である。
同図において符号７０は光ピックアップ、７１はレーザ光源、７２は受光素子、７３は光機能素子、７４はコリメートレンズ、７５はλ／４板、７６は対物レンズ、７７は回折格子、７８は光ディスク、７９ｉは入射光束、７９ｒは反射光束をそれぞれ示す。
【００３４】
本発明の光ピックアップ装置７０は、レーザ光源７１と、受光素子７２と、光機能素子７３と、コリメートレンズ７４と、λ／４板７５と、対物レンズ７６で構成される。回折格子７７は、３ビームトラッキング制御のためにレーザ光を０次光以外に±１次回折光を発生させる光学素子である。回折格子７７は本発明の効果に影響を与えないため、省略することもできる。
【００３５】
光機能素子７３としては、これまでに述べた光機能素子のいずれも用いることができる。レーザ光源から放射されたレーザ光７９ｉは回折格子７７で０次光（透過光）、±１次光に分離される（ただし、図７では０次光のみ図示している）。光機能素子７３は、直交する偏光に対してそれぞれ回折効率が異なる、いわゆる、偏光依存性回折素子として機能する。レーザ光７９ｉの偏光を紙面に平行とし、光機能素子はこの偏光に対して回折効率が非常に小さいように設定しているとする。
【００３６】
光束７９ａは光機能素子７３によってはほとんど変化を受けず、コリメートレンズ７４で平行光束化される。さらに、λ／４板７５で円偏光化され、対物レンズ７６で光ディスク７８に集光される。光ディスク７８からの反射光７９ｒは対物レンズ７６で平行ビームになり、λ／４板７５で紙面に垂直の偏光状態となる。この偏光が光機能素子７３に入射すると、高効率で回折され、受光素子７２に入射される。
【００３７】
図１ないし図２に示した光機能素子を用いれば偏光依存性が高く、かつ、屈折率分布が鋸歯状になるためブレーズ化回折素子と同じはたらきをする。すなわち、屈折率分布をＢｒａｇｇの回折条件に合うように最適化することによって−１次回折光が発生することが無くなり、＋１次回折光の強度を強くすることができる。このため、レーザ光源から受光素子までの光利用効率を高くすることができる。
【００３８】
また、図３ないし図６に示した作製法によって作られた光機能素子を用いればレーザ光源から受光素子までの光利用効率を高くすることに加えて、光機能素子の回折角を大きくすることができる。これは、前述の光機能素子作製方法によって狭ピッチの回折素子が作製でき、このため、回折角を大きくすることが可能になる。回折角を大きくすると、光機能素子とレーザ光源の距離を短くしても、レーザ光源と受光素子を十分離して配置することができる。このため、光ピックアップ装置をさらに小型にすることが可能になる。
【００３９】
図８と図９は光ピックアップの他の実施形態を説明するための図である。
同図において符号８０は光ピックアップ、８１はレーザ光源、８３は光機能素子、８８は光ディスク、８９、９０は光束をそれぞれ示す。添え字ａ、ｂはそれぞれ第１の光ディスク、第２の光ディスクに対応するものであることを示す。
【００４０】
本実施形態の光ピックアップ装置８０は、異なる発振波長を有するレーザ光源８１ａ、８１ｂと、受光素子７２と、３ビーム生成用回折格子７７と、光機能素子８３ａ、８３ｂと、コリメートレンズ７４と、λ／４板７５と、対物レンズ７６で構成される。第１の光ディスク８８ａを、例えばＣＤとし、第２の光ディスク８８ｂをＤＶＤとすることができる。レーザ光源８１ａ、８１ｂはそれぞれの光ディスクに対応した発振波長の光源を用いる。光機能素子８３ａはレーザ光源８１ａの発振波長の特定の偏光面に対しＢｒａｇｇの回折条件に合致するものを選び、同様に、光機能素子８３ｂはレーザ光源８１ｂの発振波長の特定の偏光面に対しＢｒａｇｇの回折条件に合致するものを選ぶものとする。
【００４１】
図８においてレーザ光源８１ａがレーザ光８９ｉを放射すると、レーザ光は３ビーム生成用回折格子によって０次光と±１次回折光に分離される。次に、これらの光は光機能素子８３ａ、８３ｂに入射するが、例えば、レーザの偏光方向を紙面に平行とし、この偏光の回折効率が低くなる様に光機能素子８３ａ、８３ｂを設計されていると、透過光がコリメートレンズ７４で平行光束化される。この平行ビームはλ／４板７５で円偏光になり、対物レンズ７６で第１の光ディスク８８ａ（例えばＣＤ）に集光される。本実施例で使用される対物レンズは二波長対応のものである。
【００４２】
例えば、特開２００１−５１１９２の図１記載のＣＤとＤＶＤとに互換性を持つ対物レンズを用いることができる。第１の光ディスク８８ａからの反射光８９ｒは対物レンズ７６で平行ビームに戻り、λ／４板７５で紙面に垂直な偏光状態になる。  コリメートレンズ７４で収束光になり、光機能素子８３ｂに入射する。光機能素子８３ｂではＢｒａｇｇの回折条件に合致せず、回折効率が低いため透過光（０次光）にパワーが集中する。さらに次の光機能素子８３ａではＢｒａｇｇの回折条件に合致し、１次回折光の強度が強くなり、回折され受光素子７２にビーム８９ｒが偏向される。
【００４３】
次に、図９のように、もう一方のレーザ光源８１ｂを点灯した場合について動作を説明する。レーザ光源８１ｂからの放射されたレーザ光９０ｉは３ビーム生成回折格子で３ビームになり、光機能素子８３ａ、８３ｂに入射する。レーザ光８５ｂが紙面に平行とすると、上述の様にこれら二つの光機能素子８３ａ、８３ｂを透過し、コリメートレンズ７４で平行光束化される。λ／４板７５で円偏光になり対物レンズ７６で第２の光ディスク８８ｂ（例えばＤＶＤ）に集光される。第２の光ディスク８８ｂからの反射光束９０ｒは対物レンズ７６で平行ビームに戻され、λ／４板７５で紙面に垂直な偏光状態となる。
【００４４】
反射光束９０ｒはコリメートレンズ７４で集光光束化され、光機能素子８３ｂに入射される。光機能素子８３ｂでは、Ｂｒａｇｇの回折条件に合致するため、回折を受ける。この回折光は次の光機能素子８３ａではＢｒａｇｇの回折条件と合致しないためそのまま透過され受光素子７２に入射される。
【００４５】
図１、２に示した光機能素子を用いれば偏光依存性が高く、かつ、屈折率分布が鋸歯状になるためレーザ光源から受光素子までの光利用効率を高くすることができる。また、図３ないし６に示した光機能素子を用いればレーザ光源から受光素子までの光利用効率を高くすることに加えて、光機能素子の回折角を大きくすることができ、光ピックアップ装置をさらに小型にすることがきる。
【００４６】
図１０はさらに他の実施形態を説明するための図である。
同図において符号１０１ａは光機能素子８３ａの格子領域、１０１ｂは光機能素子８３ｂの格子領域をそれぞれ示す。ここにいう格子領域とは、液晶配向角度が変調されて回折格子の効果を有している領域のことである。
図１０（ａ）はレーザ光源８１ａから二つの光機能素子８３ａ、８３ｂまでの拡大図である。３ビーム生成用回折格子は図示することを省略している。光ディスクからの反射光８９ｒはコリメートレンズから収束光束化され光機能素子８３ｂに入射し、この透過光が光機能素子８３ａで回折される。一方、レーザ光源８３ｂが点灯した場合、図１０（ｂ）に示すように、光ディスクからの反射光９０ｒは光機能素子８３ｂで回折される。光機能素子８３ａの格子領域１０１ａを外すように光機能素子８３ｂからの回折光が光機能素子８３ａを通過する。
【００４７】
このため、レーザ光９０ｒは光ディスクから受光素子７２までの復路光学系で光機能素子の格子領域を一枚分だけ通過することになる。光機能素子８３ａではｂｒａｇｇの回折条件に合致しないが、回折効率が厳密に０になるわけではない。このため、格子領域１０１ａに光束９０ｒがまたがると、光利用効率が低下したり、不要回折光による受光信号への悪影響や、光束の一部が格子領域１０１ａにまたがり透過率が減少するためトラッキング信号やフォーカス信号が劣化する問題がある。しかし、本発明では、第２の光ディスクに対応する光機能素子からの回折光が、他方の光機能素子の格子領域をはずれて透過するため、光利用効率が高く、信号劣化の恐れがない高信頼性の光ピックアップ装置となる。
【００４８】
図１１はさらに他の実施形態を説明するための図である。
同図において符号９３は光機能素子、１１１、１１２は透明電極、１１３は電源、１１４はスイッチをそれぞれ示す。
電源１１３ａは電極１１１ａに、またスイッチ１１４ａを介して１１２ａに接続されており、必要に応じて光機能素子９３ａに電圧を印加することができる。また、電源１１３ｂは電極１１１ｂに、またスイッチ１１４ｂを介して１１２ｂに接続されており、必要に応じて光機能素子９３ｂに電圧を印加することができる。スイッチ１１４は説明を容易にするために模式的に示してあるが、実際の回路構成では制御回路に含まれる半導体スイッチ等で構成される。
【００４９】
本実施形態に適用する光機能素子９３は図４、６に示した作成方法とは若干異なる手順で作成したものを用いる。以下、図４の例を引用して工程の説明をするが、図６の作成方法にも全く同様に適用できる。
第一の工程では、マスク３０は剥離層を介して透明電極を有する透明基板の透明電極側と接合され、透明基板の他の側に前記同様の光反応性分子としてアゾベンゼン４１を直接接合する。アゾベンゼン側から第１の所定波長のＵＶ光（例えば波長３６５ｎｍの光）を照射し、アゾベンゼンをトランス体からシス体へ光異性化させる。
【００５０】
第二の工程は図４に示した工程とほぼ同じであるが、透明基板２の裏側に透明電極を形成しておく点だけが異なる。
第三の工程は図４に示した工程と同じである。
第四の工程は省く。すなわち、液晶は硬化させない。したがって、ここで使用する液晶は光硬化型でないほうが良い。
第５の工程ではマスク３０を剥離層で剥離し、透明電極で挟まれた回折格子（光機能素子）９３が完成する。
なお、上記作製手順で、基板に透明電極を形成する手順を省いて光機能素子を完成し、使用時に別途透明電極部材を密着させても良い。
【００５１】
レーザ光源８１ａから放射されたレーザ光８９ｉは３ビーム生成回折格子（図示せず）をへて、光機能素子９３ａ、９３ｂを透過する。この往路の光が回折されないのは前述の通りである。一方、光ディスクからの反射光８９ｒはλ／４板で紙面垂直方向に偏光しており、かつ、光機能素子９３ｂにおいてはｂｒａｇｇの回折条件に合致せず、光機能素子９３ａにおいてはｂｒａｇｇの回折条件に合致するため回折され受光素子７２に入射する。反射光８９ｒは光機能素子８３ｂを透過する際、本来なら若干の回折を受けることになるが、スイッチ１１４ｂを閉じて、電極１１１ｂと１１２ｂの間に電源１１３ｂから所定の電圧を印加することによって、液晶の分子配向を強制的に基板に平行にさせ、光機能素子９３ｂによる回折効率を０に近づけることができる。
【００５２】
一方レーザ光源８１ｂから放射されたレーザ光９０ｉの、光ディスクからの反射光８９ｒはλ／４板で紙面垂直方向に偏光しており、かつ、光機能素子９３ｂにおいてはｂｒａｇｇの回折条件に合致するため回折し、光機能素子９３ａの格子領域から外れた位置を透過して受光素子７２に入射する。この回折光が光機能素子９３ａの格子領域にまたがったとしても、スイッチ１１４ａを閉じて電極１１１ａと１１２ａの間に、電源１１３ａから所定の電圧を印加することによって、光機能素子９３ａでの回折効率を前期同様０に近づけることができる。このため、光ピックアップ装置の小型化のために、二つの光機能素子やレーザ光源、受光素子の相対位置が近接されいる場合でも、本発明の光ピックアップ装置は不要回折光の発生を低減することができ高信頼性となる。
【００５３】
図１２はさらに他の実施形態を説明するための図である。
同図において符号１２１は光機能素子、１２２ａ、１２２ｂは互いに異なる特性を有する格子領域、１２３は反射光束の透過範囲、１２４は受光素子、１２５は受講領域をそれぞれ示す。
光機能素子１２１はこれまでに述べた光機能素子で、格子領域が２種類１２２ａ、１２２ｂ設置されている。これら２つの領域は配向変調されたピッチが異なっているため、回折角が異なる。図１２（ｂ）は受光素子を表している。光ディスクからの反射光は、もともと３ビーム生成用回折格子で３ビームに分けられていたため、図１２（ａ）のように、主ビーム（破線）とサブビーム（一点鎖線）がそれぞれ格子領域１２２ａ、１２２ｂに互いに少しずつずれて入射される。
【００５４】
配向変調ピッチが領域１２２ａ、１２２ｂで異なるため光機能素子１２１からの回折光は受光素子１２４上で図１２（ｂ）のように、合計６スポットに分かれる。受光素子は５分割されており、受光領域１２５ａ、１２５ｃで発生する受光信号の差をとることによってフォーカス誤差信号が得られる。さらに、受光領域１２５ａ、１２５ｅからの受光信号の差をとることによってトラッキング誤差信号が得られる。光ディスクの情報読出しには受光領域１２５ｂ、１２５ｃ、１２５ｄからの受光信号を加算すれば良い。
【００５５】
本実施形態では、液晶配向領域を２つに領域分割しているが、これは一例であって、これ以外の領域分割方法であっても本発明の効果に影響を与えない。図１ないし図３に示した光機能素子を用いれば偏光依存性が高く、かつ、屈折率分布が鋸歯状になるためレーザ光源から受光素子までの光利用効率を高くすることができる。また、図３ないし図６に示した光機能素子を用いればレーザ光源から受光素子までの光利用効率を高くすることに加えて、光機能素子の回折角を大きくすることができ、光ピックアップ装置をさらに小型にすることがきる。
【００５６】
図１３はさらに他の実施形態を説明するための図である。
同図において符号１３１は電極、１３２は電源、１３４はスイッチをそれぞれ示す。
この図は光機能素子１２１と格子領域に電圧を印加するための電極部分を拡大した図である。本実施形態に用いる光機能素子１２１は、図１１において説明した光機能素子９３と同様、液晶を硬化させない構造のものを用いる。電極１３１ａは図１２（ａ）の格子領域１２２ａに対応し、電極１３１ｂは格子領域１２２ｂに対応して光機能素子１２１近傍に配置される。電極１３１ｃは共通電極である。電極１３１ａと電極１３１ｃの間と、電極１３１ｂと電極１３１ｃの間には電源１３２ａ、１３２ｂがスイッチ１３４ａ、１３４ｂを介してそれぞれ接続され、光機能素子１２１に対しそれぞれ格子領域別に電圧を印加することができる。
【００５７】
この様にして液晶配向角度の微調整を印加電圧で制御したり、レーザ光源が複数個配置される光ピックアップ装置では不要回折光を減少させるために印加電圧で制御することができる。
本実施形態では光機能素子の外部に電極を設置しているが、光機能素子の透明基板に透明電極を配置しても良い。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、比較的簡単でコスト高にならない偏光依存型回折素子を得ることができ、それを用いた性能の良い光ピックアップ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光機能素子を説明するための図である。
【図２】本発明の光機能素子を説明するための図である。
【図３】本発明で用いるマスクを説明するための図である。
【図４】偏光依存型回折素子の作成方法を示す図である。
【図５】本発明で用いる他のマスクを説明するための図である。
【図６】偏光依存型回折素子の他の作成方法を示す図である。
【図７】光機能素子を用いた光ピックアップの実施形態を説明するための図である。
【図８】光ピックアップの他の実施形態を説明するための図である。
【図９】光ピックアップの他の実施形態を説明するための図である。
【図１０】さらに他の実施形態を説明するための図である。
【図１１】さらに他の実施形態を説明するための図である。
【図１２】さらに他の実施形態を説明するための図である。
【図１３】さらに他の実施形態を説明するための図である。
【符号の説明】
３０、５０      マスク
４３      液晶
７０、８０      光ピックアップ
７１、８１      レーザ光源
７２、１２４      受光素子
７３、８３、１２１      光機能素子
７４      コリメータレンズ
７５      λ／４波長板
７６      対物レンズ
７８、８８      光ディスク
【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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