(57)【要約】【課題】大きな複屈折を有する光ディスク基材に対しても、検出光量がゼロとならず、信号の読み誤りや光ディスクの制御が的確に行われる光ディスク装置を提供する。【解決手段】本発明の光ディスク装置は、光を放射する光源、光を光ディスクの信号面に収束させる対物レンズ、光ディスクで反射された光を回折する偏光性光分岐器、偏光性光分岐器によって回折された光を検出する光検出器、及び光ディスクと偏光性光分岐器との間に配置された波長板を備える。波長板は、同一の入射直線偏光に生じさせる複屈折位相差が相互に異なる第１及び第２の領域を含む２次元的に配列された複数の複屈折領域を備え、第１及び第２の領域を含む複数の複屈折領域は、光の入射位置に応じて異なる位相差を前記光に生じさせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を放射する光源、
前記光を光ディスクの信号面に収束させる対物レンズ、
前記光ディスクで反射された前記光を回折する偏光性光分岐器、
前記偏光性光分岐器によって回折された光を検出する光検出器、及び
前記光ディスクと前記偏光性光分岐器との間に配置された波長板、
を備える光ディスク装置であって、
前記波長板は、複屈折位相差および光学軸の少なくとも一方が相互に異なる第１及び第２の領域を含む２次元的に配列された複数の複屈折領域を備え、前記第１及び第２の領域は、異なる偏光状態を入射光に生じさせる、光ディスク装置。
【請求項２】
前記波長板における前記第１及び第２の領域は、相互に異なる向きの光学軸を有している、請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項３】
前記光源から放射される光の波長をλとするとき、前記第１の領域の複屈折位相差がλ／４＋α、前記第２の領域の複屈折位相差がλ／４−αである請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項４】
前記光源から放射される光の波長をλとするとき、前記第１の領域の複屈折位相差がλ／４＋α、前記第２の領域の複屈折位相差が−３λ／４−αである請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項５】
前記αが−λ／８＜α＜λ／８の範囲内にある請求項３または４に記載の光ディスク装置。
【請求項６】
前記第１の領域と前記第２の領域は、それぞれ、短冊状の形状を有しており、前記波長板内で交互に配置されている請求項１から４のいずれかに記載の光ディスク装置。
【請求項７】
前記光源は、波長λ１の第１レーザ光と、波長λ２の第２レーザ光（λ２＞λ１）とを放射することができる、請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項８】
波長λ１の光及び波長λ２の光（λ１はλ２と異なる）を放射する光源、
前記光を光ディスクの信号面に収束させる対物レンズ、
前記光ディスクで反射された前記光を回折する偏光性光分岐器、
前記偏光性光分岐器によって回折された光を検出する光検出器、及び
前記光ディスクと前記偏光性光分岐器との間に配置された波長板
を備えた光ディスク装置であって、
前記光分岐器上にあり、前記光ディスクの径方向に直交し、前記対物レンズの光軸と交わる直線をＬとするとき、
前記光分岐器は、少なくとも領域ａ１，領域ａ２，領域ａ３，領域Ａ１，領域Ａ２，領域Ａ３を含み、前記領域ａ１，前記領域ａ２，前記領域ａ３は前記直線Ｌに関し前記光分岐器上の同じ側にあり、前記領域Ａ１，前記領域Ａ２，前記領域Ａ３は前記直線Ｌに関しそれぞれ前記領域ａ１，前記ａ２，前記ａ３のほぼ対称領域に相当し、
前記光検出器は、少なくとも２つの領域ｂ及び領域Ｂに区分けされ、
波長λ１の光のうち、前記光分岐器の前記領域ａ３，前記領域ａ１，前記領域Ａ２に入射する光は１次回折光を派生して前記光検出器上の前記領域ｂに投射され、前記領域Ａ３，前記領域Ａ１，前記領域ａ２に入射する光は１次回折光を派生して前記光検出器上の前記領域Ｂに投射され、
波長λ２の光のうち、前記光分岐器の前記領域ａ３に入射する光は１次回折光を派生して前記光検出器上の前記領域Ｂに投射され、前記領域Ａ３に入射する光は１次回折光を派生して前記光検出器上の前記領域ｂに投射され、
前記領域ｂと前記領域Ｂとの各検出信号の差分により、前記光ディスクのトラッキングエラー信号又は前記トラッキングエラー信号を補正する補正信号を生成する光ディスク装置。
【請求項９】
前記光検出器は、更に少なくとも２つの領域ｂ’，Ｂ’に区分けされ、第１の光源の光及び第２の光源の光に対して、前記光分岐器の領域ａ３，ａ１，ａ２に入射する光は−１次回折光を派生して前記光検出器上の領域ｂ’に投射され、領域Ａ３，Ａ１，Ａ２に入射する光は−１次回折光を派生して前記光検出器上の領域Ｂ’に投射され、領域ｂ’とＢ’の各検出信号の差分により差分信号を生成し、上記補正信号に適切な係数値を掛けて該差分信号を加算することにより、光ディスクのトラッキングエラー信号を生成する請求項８に記載の光ディスク装置。
【請求項１０】
波長λ１の光及び波長λ２の光（λ１はλ２と異なる）を放射する光源、
前記光を光ディスクの信号面に収束させる対物レンズ、
前記光ディスクで反射された前記光を回折する偏光性光分岐器、
前記偏光性光分岐器によって回折された光を検出する光検出器、及び
前記光ディスクと前記偏光性光分岐器との間に配置された波長板
を備えた光ディスク装置であって、
前記光分岐器上にあり、前記光ディスクの径方向に直交し、前記対物レンズの光軸と交わる直線をＬとするとき、
前記光分岐器は少なくとも８つの領域ａ１，領域ａ２，領域ａ３，領域ａ４，領域Ａ１，領域Ａ２，領域Ａ３，領域Ａ４を含み、前記領域ａ１，前記領域ａ２，前記領域ａ３，前記領域ａ４は前記直線Ｌに対し同じ側にあり、前記領域Ａ１，前記領域Ａ２，前記領域Ａ３，前記領域Ａ４は前記直線Ｌに対しそれぞれ前記領域ａ１，前記領域ａ２，前記領域ａ３，前記領域ａ４のほぼ対称領域に相当し、
前記光検出器は少なくとも６つの領域ｂ，領域Ｂ，領域ｂ’，領域Ｂ’，領域ｂ”，領域Ｂ”に区分けされ、
波長λ１の光のうち、前記光分岐器の前記領域Ａ２，前記領域ａ１に入射する光は、−１次回折光を派生して前記光検出器上の前記領域ｂに投射され、前記領域ａ２，前記領域Ａ１に入射する光は、−１次回折光を派生して前記光検出器上の前記領域Ｂに投射され、前記領域ｂと前記領域Ｂの各検出信号の差分により光ディスクのトラッキングエラー信号を生成し、
波長λ２の光のうち、前記光分岐器の前記領域ａ３，前記領域ａ４に入射する光は、−１次回折光を派生して前記光検出器上の前記領域ｂ’に投射され、前記領域Ａ３，前記領域Ａ４に入射する光は、−１次回折光を派生して前記光検出器上の前記領域Ｂ’に投射され、前記領域ｂ’と前記領域Ｂ’の各検出信号の差分により差分信号を生成し、更に前記領域ａ３に入射する光は、１次回折光を派生して前記光検出器上の前記領域ｂ”に投射され、前記領域Ａ３に入射する光は１次回折光を派生して前記光検出器上の前記領域Ｂ”に投射され、前記領域ｂ”と前記領域Ｂ”の各検出信号の差分により補正信号を生成し、
前記補正信号に適切な係数値を掛けて前記差分信号を加算することにより、光ディスクのトラッキングエラー信号を生成する光ディスク装置。
【請求項１１】
複屈折位相差および光学軸の少なくともが相互に異なる第１及び第２の領域を含む２次元的に配列された複数の複屈折領域を備え、
前記第１及び第２の領域は、異なる偏光状態を入射光に生じさせる光学素子。
【請求項１２】
前記第１及び第２の領域は、平行な光学軸を有し、かつ、相互に異なるレタデーションを有している請求項１１に記載の光学素子。
【請求項１３】
前記第１及び第２の領域は、相互に異なる向きの光学軸を有している請求項１に記載の光学素子。
【請求項１４】
前記第１及び第２の領域は、光軸に垂直な面内で、交互に配列されている請求項１１に記載の光学素子。
【請求項１５】
前記第１及び第２の領域の形状は、それぞれ、短冊形状、格子形状、及び輪帯形状のいずれかである請求項１４に記載の光学素子。
【請求項１６】
偏光性フィルターを更に備える請求項１１に記載の光学素子。
【請求項１７】
前記偏光性のフィルターは偏光性ホログラムである請求項１６に記載の光学素子。
【請求項１８】
前記第１の領域の光学軸は、入射する光の偏光方向に対して４５°＋δ±α（−１０°＜δ＜１０°、０°＜α≦１５°）の方位を有し、
前記第２の領域の光学軸は、入射する光の偏光方向に対して４５°＋δ−αの方位を有する請求項１３に記載の光学素子。
【請求項１９】
光学素子を往復通過する複数の波長の光のうちの少なくとも一つの光の波長に対して、前記複数の複屈折領域の平均のレタデーションが（２ｍ＋１）π／２（ｍは整数）に等しく設定されている請求項１８に記載の光学素子。
【請求項２０】
異なる波長の光に対して同じレタデーションを有する広帯域波長板である請求項１９に記載の光学素子。
【請求項２１】
前記複数の複屈折領域の一部の光学軸は、入射する光の偏光方向に対して４５°の方位を有している請求項１３に記載の光学素子。
【請求項２２】
異なる波長を有する２種類以上のレーザ光を放射する光源と、
前記光源から放射された光を光情報媒体に収束させるレンズと、
光情報媒体から反射された光を受ける光検出器と
を備え、
前記レーザ光源から前記光情報媒体に向かう光の光路と、前記光情報媒体から前記光検出器に向かう光の光路とが共通する部分に位置する請求項１１から２１のいずれかに記載の光学素子を備えている光ピックアップ。
【請求項２３】
前記光源及び前記光検出器が一体化されている請求項２１に記載の光ピックアップ。
【請求項２４】
複屈折位相差および光学軸の少なくとも一方が相互に異なる第１及び第２の領域を含む２次元的に配列された複数の複屈折領域を備え、前記第１及び第２の領域を含む複数の複屈折領域が入射光に異なる偏光状態を生じさせる、光学素子を製造する方法であって、
基板上に配向規制方向が相互に異なる複数の領域を含む配向膜を形成する工程（ａ）と、
前記配向膜上に液晶層を形成し、前記液晶層の配向方向を領域ごとに規制する工程（ｂ）と、
を包含する、光学素子の製造方法。
【請求項２５】
前記工程（ａ）は、
光配向性を有する膜を前記配向膜として前記基板上に形成する工程（ａ１）と、
前記配向膜の一部を紫外光で露光し、第１の配向規制方向を規定する工程（ａ２）と、
前記配向膜の他の部分を紫外光で露光し、前記第１の配向規制方向とは異なる第２の配向規制方向を規定する工程（ａ３）と、
を含む、請求項２４に記載の製造方法。
【請求項２６】
前記工程（ｂ）は、
紫外線硬化剤を含有する液晶層を前記配向膜上に形成し、前記第１及び第２の配向規制方向の各々によって配向を規制する工程（ｂ１）と、
紫外光を照射して前記液晶層を硬化させる工程（ｂ２）と、
を包含する、請求項２４に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクにデータを書き込むこと、及び／または、光ディスクからデータを読み出すことのできる光ディスク装置に関している。また本発明は、このような光ディスク装置に好適に用いられる光学素子及びその製造方法にも関している。
【背景技術】
【０００２】
光ディスク装置は、光ディスクを回転させモータ、光ビームで光ディスクを照射する光ピックアップ、及び記録／再生データを処理する信号処理部などを備えている。このうち、光ピックアップは、記憶密度を高めるために最も重要な部品の１つであり、光ビームを生成する光源と、光ビームを光ディスクの記録面に収束させるレンズと、光ディスクで反射された光（再生光または信号光）を検出して電気信号に変換する光検出器とを備えている。
【０００３】
公知の光ディスク装置は、例えば特許文献１に開示されている。
【０００４】
以下、図１９（ａ）及び図１９（ｂ）を参照しながら、特許文献１に開示されている従来の光ピックアップの構成を説明する。
【０００５】
図１９（ａ）は、従来の光ディスク装置における光ピックアップの構成を示しており、図１９（ｂ）は、その光源１とその周辺を示している。
【０００６】
この光ピックアップは、図１９（ａ）に示されるように、半導体レーザなどの光源１を搭載する光検出基板９と、光学系とを備えている。光学系は、光軸７上に配置されたコリメートレンズ４、偏光性ホログラム基板２、１／４波長板３、及び対物レンズ５を有している。１／４波長板３は、偏光性ホログラム基板２のホログラム面２ａと同一の基板上に形成され、対物レンズ６と一体的に移動する。
【０００７】
光検出基板９の表面は、フォトダイオードなどの複数の受光部が形成されている検出面９ａの領域と、光源１が搭載された領域とを含んでいる。光検出器基板９の表面には、図１９（ｂ）に示すように、反射ミラー１０が形成されており、この反射ミラー１０は光源１から放射された光を光検出基板９の表面に略垂直な方向に反射する。
【０００８】
光源１から放射されたレーザ光は、光検出基板９の反射ミラー１０で反射された後、コリメートレンズ４で平行光に変換される。平行光は、Ｐ波の状態で偏光性ホログラム基板２を透過する。偏光性ホログラム基板２は、Ｐ波を回折せず、Ｓ波を回折する性質を有している。入射光がＳ波の場合、偏光性ホログラム基板２の回折効率は、例えば、０次光が０％程度、±１次光がそれぞれ４１％程度である。
【０００９】
偏光性ホログラム基板２を透過した光は、１／４波長板３’により、直線偏光（Ｐ波）から円偏光に変換される。この円偏光は対物レンズ５によって光ディスク基材６の信号面６ａ上に収束する。１／４波長板３’はホログラム面２ａと同一の基板上に構成され、対物レンズ６と一体で移動する。
【００１０】
光ディスク基材６の信号面６ａで反射された光（信号光）は、往路とは反対方向に伝播する。この光（信号光）は、対物レンズ５を通って、１／４波長板３’に入射する。１／４波長板３’を透過した光は、円偏光から直線偏光（Ｓ波）に変換される。Ｓ波は、偏光性ホログラム基板２内のホログラム面２ａに入射し、回折される。回折により、光軸７を対称軸とする１次回折光８、及び−１次回折光８’が形成される。回折光８、８’の各々は、コリメートレンズ４を経て検出器９上の検出面９ａに収束する。検出面９ａは、コリメートレンズ４の焦平面位置（光源１の仮想発光点位置）にほぼ配置されている。
【特許文献１】特開２０００−１３２８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
一般の光ディスクシステムは、光ディスク基材６が複屈折性を有していないことを前提に設計されている。しかしながら、実際には、一部の粗悪な光ディスク基材６に大きな複屈折が存在しており、このことに起因して以下に述べる問題が発生する。
【００１２】
光源１から放射されるレーザの波長をλとするとき、光ディスク基材６が有する複屈折性により、往復でλ／２を超える複屈性位相差（レタデーション：位相おくれ）が発生する場合がある。λ／２は、角度に換算すると、１８０度である。以下、複屈折位相差は、角度単位で表現することにする。
【００１３】
ここでは、光ディスク基材６による複屈折位相差が往復で１８０度であると仮定する。この場合、１／４波長板３’の往復の複屈折位相差（１８０度）と合わせると、３６０度の複屈折位相差が発生することになる。その結果、偏光性ホログラム基板２に入射する信号光の偏光状態はＳ波ではなく、Ｐ波となる。偏光性ホログラム基板２は、Ｐ波を回折しない性質を有しているため、Ｐ波の復路光は回折されない。このことは、図１９に示す回折光８，８’の光量がゼロになることを意味する。従って、信号面６ａから反射された信号光を光検出器９が受け取ることもできず、信号が読めないだけでなく、フォーカシングやトラッッキング等の制御もできなくなる。
【００１４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、大きな複屈折を有する光ディスク基材に対しても、検出光量がゼロとならず、信号の読み誤りや光ディスクの制御が的確に行われる光ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
光ディスク装置は、光を放射する光源、前記光を光ディスクの信号面に収束させる対物レンズ、前記光ディスクで反射された前記光を回折する偏光性光分岐器、前記偏光性光分岐器によって回折された光を検出する光検出器、及び前記光ディスクと前記偏光性光分岐器との間に配置された波長板を備える光ディスク装置であって、前記波長板は、複屈折位相差および光学軸（optic axis）の少なくとも一方が相互に異なる第１及び第２の領域を含む２次元的に配列された複数の複屈折領域を備え、前記第１及び第２の領域は、異なる偏光状態を入射光に生じさせる。
【００１６】
好ましい実施形態において、前記波長板における前記第１及び第２の領域は、相互に異なる向きの光学軸を有している。
【００１７】
好ましい実施形態において、前記光源から放射される光の波長をλとするとき、前記第１の領域の複屈折位相差がλ／４＋α、前記第２の領域の複屈折位相差がλ／４−αである。
【００１８】
好ましい実施形態において、前記光源から放射される光の波長をλとするとき、前記第１の領域の複屈折位相差がλ／４＋α、前記第２の領域の複屈折位相差が−３λ／４−αである。
【００１９】
好ましい実施形態において、前記αが−λ／８＜α＜λ／８の範囲内にある。
【００２０】
好ましい実施形態において、前記第１の領域と前記第２の領域は、それぞれ、短冊状の形状を有しており、前記波長板内で交互に配置されている。
【００２１】
好ましい実施形態において、前記光源は、波長λ１の第１レーザ光と、波長λ２の第２レーザ光（λ２＞λ１）とを放射することができる。
【００２２】
本発明による他の光ディスク装置は、波長λ１の光及び波長λ２の光（λ１はλ２と異なる）を放射する光源、前記光を光ディスクの信号面に収束させる対物レンズ、前記光ディスクで反射された前記光を回折する偏光性光分岐器、前記偏光性光分岐器によって回折された光を検出する光検出器、及び前記光ディスクと前記偏光性光分岐器との間に配置された波長板を備えた光ディスク装置であって、前記光分岐器上にあり、前記光ディスクの径方向に直交し、前記対物レンズの光軸と交わる直線をＬとするとき、前記光分岐器は、少なくとも領域ａ１，領域ａ２，領域ａ３，領域Ａ１，領域Ａ２，領域Ａ３を含み、前記領域ａ１，前記領域ａ２，前記領域ａ３は前記直線Ｌに関し前記光分岐器上の同じ側にあり、前記領域Ａ１，前記領域Ａ２，前記領域Ａ３は前記直線Ｌに関しそれぞれ前記領域ａ１，前記ａ２，前記ａ３のほぼ対称領域に相当し、前記光検出器は、少なくとも２つの領域ｂ及び領域Ｂに区分けされ、波長λ１の光のうち、前記光分岐器の前記領域ａ３，前記領域ａ１，前記領域Ａ２に入射する光は１次回折光を派生して前記光検出器上の前記領域ｂに投射され、前記領域Ａ３，前記領域Ａ１，前記領域ａ２に入射する光は１次回折光を派生して前記光検出器上の前記領域Ｂに投射され、波長λ２の光のうち、前記光分岐器の前記領域ａ３に入射する光は１次回折光を派生して前記光検出器上の前記領域Ｂに投射され、前記領域Ａ３に入射する光は１次回折光を派生して前記光検出器上の前記領域ｂに投射され、前記領域ｂと前記領域Ｂとの各検出信号の差分により、前記光ディスクのトラッキングエラー信号又は前記トラッキングエラー信号を補正する補正信号を生成する。
【００２３】
好ましい実施形態において、前記光検出器は、更に少なくとも２つの領域ｂ’，Ｂ’に区分けされ、第１の光源の光及び第２の光源の光に対して、前記光分岐器の領域ａ３，ａ１，ａ２に入射する光は−１次回折光を派生して前記光検出器上の領域ｂ’に投射され、領域Ａ３，Ａ１，Ａ２に入射する光は−１次回折光を派生して前記光検出器上の領域Ｂ’に投射され、領域ｂ’とＢ’の各検出信号の差分により差分信号を生成し、上記補正信号に適切な係数値を掛けて該差分信号を加算することにより、光ディスクのトラッキングエラー信号を生成する。
【００２４】
本発明による更に他の光ディスク装置は、波長λ１の光及び波長λ２の光（λ１≒λ２）を放射する光源、前記光を光ディスクの信号面に収束させる対物レンズ、前記光ディスクで反射された前記光を回折する偏光性光分岐器、前記偏光性光分岐器によって回折された光を検出する光検出器、及び前記光ディスクと前記偏光性光分岐器との間に配置された波長板を備えた光ディスク装置であって、前記光分岐器上にあり、前記光ディスクの径方向に直交し、前記対物レンズの光軸と交わる直線をＬとするとき、前記光分岐器は少なくとも８つの領域ａ１，領域ａ２，領域ａ３，領域ａ４，領域Ａ１，領域Ａ２，領域Ａ３，領域Ａ４を含み、前記領域ａ１，前記領域ａ２，前記領域ａ３，前記領域ａ４は前記直線Ｌに対し同じ側にあり、前記領域Ａ１，前記領域Ａ２，前記領域Ａ３，前記領域Ａ４は前記直線Ｌに対しそれぞれ前記領域ａ１，前記領域ａ２，前記領域ａ３，前記領域ａ４のほぼ対称領域に相当し、前記光検出器は少なくとも６つの領域ｂ，領域Ｂ，領域ｂ’，領域Ｂ’，領域ｂ”，領域Ｂ”に区分けされ、波長λ１の光のうち、前記光分岐器の前記領域Ａ２，前記領域ａ１に入射する光は、−１次回折光を派生して前記光検出器上の前記領域ｂに投射され、前記領域ａ２，前記領域Ａ１に入射する光は、−１次回折光を派生して前記光検出器上の前記領域Ｂに投射され、前記領域ｂと前記領域Ｂの各検出信号の差分により光ディスクのトラッキングエラー信号を生成し、波長λ２の光のうち、前記光分岐器の前記領域ａ３，前記領域ａ４に入射する光は、−１次回折光を派生して前記光検出器上の前記領域ｂ’に投射され、前記領域Ａ３，前記領域Ａ４に入射する光は、−１次回折光を派生して前記光検出器上の前記領域Ｂ’に投射され、前記領域ｂ’と前記領域Ｂ’の各検出信号の差分により差分信号を生成し、更に前記領域ａ３に入射する光は、１次回折光を派生して前記光検出器上の前記領域ｂ”に投射され、前記領域Ａ３に入射する光は１次回折光を派生して前記光検出器上の前記領域Ｂ”に投射され、前記領域ｂ”と前記領域Ｂ”の各検出信号の差分により補正信号を生成し、前記補正信号に適切な係数値を掛けて前記差分信号を加算することにより、光ディスクのトラッキングエラー信号を生成する。
【００２５】
本発明の光学素子は、複屈折位相差および光学軸（optic axis）の少なくともが相互に異なる第１及び第２の領域を含む２次元的に配列された複数の複屈折領域を備え、前記第１及び第２の領域は、異なる偏光状態を入射光に生じさせる。
【００２６】
好ましい実施形態において、前記第１及び第２の領域は、平行な光学軸を有し、かつ、相互に異なるレタデーションを有している。
【００２７】
好ましい実施形態において、前記第１及び第２の領域は、相互に異なる向きの光学軸を有している。
【００２８】
好ましい実施形態において、前記第１及び第２の領域は、光軸（optical axis）に垂直な面内で、交互に配列されている。
【００２９】
好ましい実施形態において、前記第１及び第２の領域の形状は、それぞれ、短冊形状、格子形状、及び輪帯形状のいずれかである。
【００３０】
好ましい実施形態において、偏光性フィルターを更に備える。
【００３１】
好ましい実施形態において、前記偏光性のフィルターは偏光性ホログラムである。
【００３２】
好ましい実施形態において、前記第１の領域の光学軸は、入射する光の偏光方向に対して４５°＋δ±α（−１０°＜δ＜１０°、０°＜α≦１５°）の方位を有し、前記第２の領域の光学軸は、入射する光の偏光方向に対して４５°＋δ−αの方位を有する。
【００３３】
好ましい実施形態において、光学素子を往復通過する複数の波長の光のうちの少なくとも一つの光の波長に対して、前記複数の複屈折領域の平均のレタデーションが（２ｍ＋１）π／２（ｍは整数）に等しく設定されている。
【００３４】
好ましい実施形態において、異なる波長の光に対して同じレタデーションを有する広帯域波長板である。
【００３５】
好ましい実施形態において、前記複数の複屈折領域の一部の光学軸は、入射する光の偏光方向に対して４５°の方位を有している。
【００３６】
本発明の光ピックアップは、異なる波長を有する２種類以上のレーザ光を放射する光源と、前記光源から放射された光を光情報媒体に収束させるレンズと、光情報媒体から反射された光を受ける光検出器とを備え、前記レーザ光源から前記光情報媒体に向かう光の光路と、前記光情報媒体から前記光検出器に向かう光の光路とが共通する部分に位置する上記いずれかの光学素子を更に備えている。
【００３７】
好ましい実施形態において、前記光源及び前記光検出器が一体化されている。
【００３８】
本発明による光学素子の製造方法は、複屈折位相差および光学軸の少なくとも一方が相互に異なる第１及び第２の領域を含む２次元的に配列された複数の複屈折領域を備え、前記第１及び第２の領域を含む複数の複屈折領域が入射光に異なる偏光状態を生じさせる、光学素子を製造する方法であって、基板上に配向規制方向が相互に異なる複数の領域を含む配向膜を形成する工程（ａ）と、前記配向膜上に液晶層を形成し、前記液晶層の配向方向を領域ごとに規制する工程（ｂ）とを包含する。
【００３９】
好ましい実施形態において、前記工程（ａ）は、光配向性を有する膜を前記配向膜として前記基板上に形成する工程（ａ１）と、前記配向膜の一部を紫外光で露光し、第１の配向規制方向を規定する工程（ａ２）と、前記配向膜の他の部分を紫外光で露光し、前記第１の配向規制方向とは異なる第２の配向規制方向を規定する工程（ａ３）とを含む。
【００４０】
好ましい実施形態において、前記工程（ｂ）は、紫外線硬化剤を含有する液晶層を前記配向膜上に形成し、前記第１及び第２の配向規制方向の各々によって配向を規制する工程（ｂ１）と、紫外光を照射して前記液晶層を硬化させる工程（ｂ２）とを包含する。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、光ディスク基材の複屈折性がどのようなものであっても、戻り光の複屈折位相差に分布（ばらつき）が存在するので、検出光量がゼロとならず、信号の読み誤りや制御外れをなくすことができる。また、２つの光源を有する構成に対しても、それぞれの光源に応じた複屈折対応が可能であり、同一の光検出器で様々な種類の光ディスクに対する制御信号や再生信号を検出することができる。
【００４２】
更に、（１）対物レンズ及び偏光性光分岐器に光ディスクの半径方向に沿った偏心があっても、また、（２）光ディスク基材に傾きがあっても、また、（３）光スポットが光ディスクの記録／未記録の境界に位置して隣接トラックの影響を受ける状態であっても、検出信号の演算により、オフトラックが発生しないトラッキング制御が可能となる光ディスク装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
（実施形態１）
図１から図４を参照しながら、本実施形態による光ディスク装置の第１の実施形態を説明する。
【００４４】
まず、図１（ａ）参照する。図１（ａ）は、本実施形態の光ディスク装置における光ピックアップの要部構成を示している。図１（ｂ）は、光源１とその周辺に関する側面を示している。
【００４５】
本実施形態における光ピックアップは、図１（ａ）に示されるように、半導体レーザなどの光源１を搭載する光検出基板９と、光学系とを備えている。光学系は、光軸７上に配置されたコリメートレンズ４、偏光性ホログラム基板２、分布型波長板３、及び対物レンズ５を有している。分布型波長板３は、偏光性ホログラム基板２のホログラム面２ａと同一の基板上に形成され、対物レンズ６と一体的に移動する。本実施形態において最も特徴的な構成要素の１つは、分布型波長板３である。「分布型波長板」とは、異なる性質を有している領域が面内に分布している波長板を意味するものとする。
【００４６】
光検出基板９の表面は、フォトダイオードなどの複数の受光部が形成されている検出面９ａの領域と、光源１が搭載された領域とを含んでいる。光検出器基板９の表面には、図１（ｂ）に示すように、反射ミラー１０が形成されており、この反射ミラー１０は光源１から放射された光を光検出基板１０の表面に略垂直な方向に反射する。
【００４７】
光源１から放射されたレーザ光は、光検出基板９の反射ミラー１０で反射された後、コリメートレンズ４で平行光に変換される。平行光は、Ｐ波の状態で偏光性ホログラム基板２を透過する。偏光性ホログラム基板２は、Ｐ偏光を回折せず、Ｓ偏光を回折する性質を有している。入射光がＳ偏光の場合、偏光性ホログラム基板２の回折効率は、例えば、０次光が０％程度、±１次光がそれぞれ４１％程度である。
【００４８】
偏光性ホログラム基板２を透過した光は、分布型波長板３により、空間的に２種類の偏光状態が混ざった光（以下、「混合光」と称する場合がある。）に変換される。分布型波長板３の構造及び機能の詳細は後述する。混合光は、対物レンズ５によって光ディスク基材６の信号面６ａ上に収束する。
【００４９】
光ディスク基材６の信号面６ａで反射された光（信号光）は、往路とは反対方向に伝播する。この光（信号光）は、対物レンズ５を通って、分布型波長板３に入射する。分布型波長板３を透過した光は、偏光性ホログラム基板２内のホログラム面２ａに入射し、回折される。回折により、光軸７を対称軸とする１次回折光８、及び−１次回折光８’が形成される。回折光８、８’の各々は、コリメートレンズ４を経て検出器９上の検出面９ａに収束する。検出面９ａは、コリメートレンズ４の焦平面位置（すなわち光源１の仮想発光点位置）にほぼ配置されている。
【００５０】
図２Ａは、光検出器９の光検出面９ａの構成を示し、図２Ｂは、偏光性ホログラム基板２のホログラム面２ａの構成を示している。いずれの図も、光ディスク６の側から光検出面９ａ、ホログラム面２ａを観察した平面図である。
【００５１】
図２Ｂを参照しつつ、ホログラム面２ａの構成を説明する。ホログラム面２ａは、ホログラム面２ａと光軸７とが交差する交点２０で直交する２直線（Ｘ軸、Ｙ軸）で４分割されている。Ｙ軸は光ディスク基材６における信号面６ａの半径方向６Ｒに相当し、さらにそれぞれの象限でＸ軸に沿った短冊で領域２１Ｂ、２１Ｆ、２２Ｂ、２２Ｆ、２３Ｂ、２３Ｆ、２４Ｂ、２４Ｆに分割される。
【００５２】
次に、図２Ａを参照しつつ、検出面９ａの構成を説明する。検出面９ａと光軸７とが交差する点を交点９０と称することにする。交点９０を原点とするｘ軸及びｙ軸は、それぞれ、図２Ｂに示すＸ軸及びＹ軸に平行である。光源１は、ｘ軸上に搭載されており、その発光点１ａからレーザ光が放射される。
【００５３】
図２Ａに示すように、検出面９ａでは、ｙ軸の＋側にｙ軸に沿った短冊状のフォーカス検出セルＦ１ａ、Ｆ２ａ、Ｆ１ｂ、Ｆ２ｂ、Ｆ１ｃ、Ｆ２ｃ、Ｆ１ｄ、Ｆ２ｄ、Ｆ１ｅ、Ｆ２ｅが配置されている。ｙ軸の−側には、台形状のトラッキング検出セル７Ｔ１、７Ｔ２、７Ｔ３、７Ｔ４が配置されている。これらの検出セルは、ｙ軸に対して対称な形状を有している。なお、光源１の発光点１ａから放射された光は、ｘ軸と交わり紙面に直交する面内をｘ軸と平行に進み、反射ミラー１０により、光軸方向（点９０を通り紙面に直交する方向）に反射される。
【００５４】
図２Ｂには、ホログラム面２ａに入射する光のビーム断面の外形が円形の破線８０で示されている。ホログラム面２ａに入射した光のうち、ホログラム面２ａの第１象限に位置する短冊領域２１Ｂ、２１Ｆで回折された１次回折光８１Ｂ、８１Ｆは、検出セルＦ２ａ、Ｆ１ｂの境界を跨る光スポット８１ＢＳ、８１ＦＳに集光される。−１次回折光８１Ｂ’、８１Ｆ’は検出セル７Ｔ１に収まる光スポット８１ＢＳ’、８１ＦＳ’に集光される。
【００５５】
第２象限に位置する領域２２Ｂ，２２Ｆで回折された１次回折光８２Ｂ，８２Ｆは、検出セルＦ１ｂ、Ｆ２ｂの境界を跨る光スポット８２ＢＳ、８２ＦＳに集光される。−１次回折光８２Ｂ’、８２Ｆ’は、検出セル７Ｔ２に収まる光スポット８２ＢＳ’、８２ＦＳ’に集光される。
【００５６】
第３象限に位置する領域２３Ｂ、２３Ｆで回折された１次回折光８３Ｂ，８３Ｆは、検出セルＦ１ｄ、Ｆ２ｄの境界を跨る光スポット８３ＢＳ、８３ＦＳに集光され、−１次回折光８３Ｂ’、８３Ｆ’は、検出セル７Ｔ３に収まる光スポット８３ＢＳ’、８３ＦＳ’に集光される。
【００５７】
第４象限に位置する領域２４Ｂ、２４Ｆで回折された１次回折光８４Ｂ、８４Ｆは、検出セルＦ２ｄ、Ｆ１ｅの境界を跨る光スポット８４ＢＳ、８４ＦＳに集光される。−１次回折光８４Ｂ’、８４Ｆ’は、検出セル７Ｔ４に収まる光スポット８４ＢＳ’、８４ＦＳ’に集光される。
【００５８】
検出セルのいくつかは電気的に接続されており、光検出器９からは、以下の６種類の信号Ｆ１、Ｆ２、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４が出力される。
【００５９】
Ｆ１＝検出セルＦ１ａで得られる信号＋検出セルＦ１ｂで得られる信号
＋検出セルＦ１ｃで得られる信号＋検出セルＦ１ｄで得られる信号
＋検出セルＦ１ｅで得られる信号
Ｆ２＝検出セルＦ２ａで得られる信号＋検出セルＦ２ｂで得られる信号
＋検出セルＦ２ｃで得られる信号＋検出セルＦ２ｄで得られる信号
＋検出セルＦ２ｅで得られる信号
Ｔ１＝検出セル７Ｔ１で得られる信号
Ｔ２＝検出セル７Ｔ２で得られる信号
Ｔ３＝検出セル７Ｔ３で得られる信号
Ｔ４＝検出セル７Ｔ４で得られる信号
【００６０】
図２Ａ及び図２Ｂに示されているｙ軸及びＹ軸が、光ディスク基材６の信号面６ａにおける半径方向６Ｒに平行であるとする。この場合、信号面６ａからのフォーカスエラー信号ＦＥ、光ディスクトラックへのトラッキングエラー信号ＴＥ、及び、再生信号ＲＦは、それぞれ、以下の式１から式３に基づいて検出される。
【００６１】
ＦＥ＝Ｆ１−Ｆ２                              （式１）
ＴＥ＝Ｔ１＋Ｔ２−Ｔ３−Ｔ４                  （式２）
ＲＦ＝Ｆ１＋Ｆ２＋Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４      （式３）
【００６２】
次に、図３（ａ）及び（ｂ）を参照しながら、分布型波長板３の構成を説明する。図３（ａ）は、分布型波長板３の平面図であり、図３（ｂ）は、その断面図である。いずれの図も、光ディスク基材６の側から観察した平面図である。ここで、分布型波長板３の表面と光軸７との交点３０で直交する２直線をＸ軸、Ｙ軸とする。Ｘ軸、Ｙ軸は、ホログラム面２ａ上のＸ軸、Ｙ軸に一致する。Ｙ軸は、光ディスク基材６の信号面６ａにおける半径方向（以下、「ディスク半径方向」と称す。）６Ｒに平行である。
【００６３】
分布型波長板３は、ディスク半径方向６Ｒに長軸を有する複数の短冊領域３Ａ、３Ｂに分かれている。短冊領域３Ａでは、複屈折位相差が９０＋α度、短冊領域３Ｂでは複屈折位相差が９０−α度である。進相軸方位は、光ディスク半径方向６Ｒに対して４５度方向にある。短冊領域３Ａと短冊領域３Ｂとは交互に配列されている。
【００６４】
図３（ｂ）に示すように、分布型波長板３は、偏光性ホログラム基板２上に形成された厚さｃの複屈折層３ｃと、複屈折層３ｃ上に配列された複屈折層３ａ及び透明層３ｂとを備えている。透明層３ａは短冊領域３Ａを形成し、透明層３ｂは短冊領域３Ｂを形成している。複屈折層３ａ及び透明層３ｂの厚さは、それぞれ、ａ及びｂである。図３（ｂ）では、ｂ＜ａの場合が示されているが、ｂ＝ａでも、ｂ＞ａでもよい。透明層３ｂは、いわば位相補正層であり、透明層３ｂを透過する光と透明層３ａを透過する光との間で生じる位相を揃える機能を有している。
【００６５】
このような分布型波長板３は、例えば以下のようにして作製される。
【００６６】
まず、偏光性ホログラム基板２上に一様な厚さを有する複屈折層３ｃを堆積する。複屈折層３ａを複屈折層３の上に堆積した後、フォトリソグラフィ及びエッチング技術により、複屈折層３ａをパターニングする。このパターニングにより、複屈折層３ａのうち、図３（ａ）に示す短冊領域３Ｂが形成されるべき部分が除去され、複数の開口部が形成される。次に、各開口部を透明層３ｂで充填することにより、図３（ｂ）に示す構成が得られる。
【００６７】
本実施形態では、複屈折層３ｃの複屈折位相差が９０−α度であり、複屈折層３ａの複屈折位相差が２α度である。いずれの進相軸方位も、光ディスク半径方向６Ｒに対し４５度傾斜している。分布型波長板３は、複屈折層３ａ及び透明層３ｂを覆う他の透明層を備えていてもよい。この透明層は、透明の基板であってもよい。また、複屈折層３ａが複屈折層３ｃの下に位置していても良い。
【００６８】
図（３（ａ）に円形の破線１０囲まれた領域は、分布型波長板３に入射した光ビームの断面を模式的に示している。Ｐ偏光が分布型波長板３に入射すると、２種類の偏光状態（何れも円偏光に近い楕円偏光）が空間的に混在する光（混合光）として出射される。
【００６９】
図１に示すように、分布型波長板３を透過した混合光は、対物レンズ５により、光ディスク基材６の信号面６ａ上に収束する。信号面６ａに形成される集光スポットの直径は、従来の値に比べて若干増大するが、その程度は小さい。例えば、α＝２０度、ＮＡ＝０．５、λ＝７９０ｎｍとすると、スポット径の増大は１／１０００μｍ程度であり、これは、Ｓｔｒｅｈｌ（規格化されたピーク強度のこと）の劣化が２〜３％の場合に相当する。
【００７０】
次に、図４（ａ）から（ｃ）を参照しながら、分布型波長板３の機能を説明する。
【００７１】
図４（ａ）から（ｃ）は、簡単のため、分布型波長板３が２つの短冊領域３Ａ、３Ｂに分割されている例を示している。分布型波長板３は、光ディスク半径方向６Ｒに沿った直線Ｌで２つの領域に等分割されている。領域３Ａでは、複屈折位相差が９０＋α度、領域３Ｂでは、複屈折位相差が９０−α度である。各領域３Ａ、３Ｂの進相軸方位は、いずれも、光ディスク半径方向６Ｒに対して４５度の方向にある。
【００７２】
図４（ａ）は、往路における入射光１０と分布型波長板３の関係を示している。
【００７３】
分布型波長板３を透過する入射光１０のうち、直線Ｌの右側の領域を透過する光１０Ａには９０＋α度の複屈折位相差が発生する。これに対し、直線Ｌの左側の領域を透過する光１０Ｂには、９０−α度の複屈折位相差が発生する。
【００７４】
図４（ｂ）は、復路における入射光８０と分布型波長板３の関係を示している。
【００７５】
入射光８０は、光ディスク基材６の信号面６ａで反射された光であるため、光の分布が反転している。すなわち、分布型波長板３へ入射する入射光８０のうち、直線Ｌの右側の領域に入射する光８０Ａには、９０−α度の複屈折位相差が生じている。これに対して、直線Ｌの左側の領域に入射する光８０Ｂには、９０＋α度の複屈折位相差が生じている。ただし、光ディスク基材６によって複屈折位相差が変化していないと仮定する。
【００７６】
図４（ｃ）は、光ディスク基材６の信号面６ａ上に信号ピット列が存在する場合における復路の入射光８０と分布型波長板３との関係を示している。光ディスク半径方向６Ｒの幅が十分広いピットがディスク回転方向６Ｔに沿って等ピッチで並んでいるものとする。
【００７７】
このようなピット列により、信号面６ａからの反射光はディスク回転方向６Ｔに回折して、１次回折光８１Ａと−１次回折光８１Ｂとが発生する。これらの回折光の複屈折位相差は、図４（ｂ）での入射光８０が、それぞれ、左と右にシフトした状態に一致する。すなわち、１次回折光８１Ａには９０−α度の複屈折位相差が生じており、−１次回折光８１Ｂには、分布型波長板３に入射するとき、９０＋α度の複屈折位相差が生じている。
【００７８】
従って、１次回折光８１Ａ及び−１次回折光８１Ｂが分布型波長板３を透過した後では、回折光８１Ａには１８０−２α度の複屈折位相差が存在し、回折光８０Ｂには１８０＋２α度の複屈折位相差が存在する。ここでも、光ディスク基材６によって複屈折位相差が変化していないと仮定している。
【００７９】
次に、光ディスク基材６を透過する過程で複屈折位相差が生じる場合を考える。
【００８０】
光ディスク基材６の複屈折位相差が往復で−１８０度になる場合、回折光８１Ａの複屈折位相差は、−２α度になり、光８０Ｂの複屈折位相差は＋２α度となる。光ディスク基材６の複屈折がどのような場合であっても、回折光８１Ａ及び回折光８０Ｂの複屈折位相差が同時にゼロになることはない。従って、偏光ホログラム基板２に入射する戻り光（信号光）は、必ず、ホログラム面２ａで回折される偏光成分を有することになる。
【００８１】
光ディスク基材６の信号面６ａ上には、ピットやエンボス、信号マーク等が存在するため、信号面６ａからの反射光は、より複雑な回折を起こす。しかし、光ディスク基材６の複屈折がどのようなものであっても、必ず戻り光（信号光）の複屈折位相差には空間的な分布（ばらつき）が存在する。このような分布は、分布型波長板３が、同一の入射直線偏光に生じさせる複屈折位相差が相互に異なる第１及び第２の領域を含む２次元的に配列された複数の複屈折領域を備えていればよい。光が、そのような複数の複屈折領域を透過するとき、光の入射位置に応じて異なる位相差が生じる。分布型波長板３に形成される各複屈折領域の数や形状は任意である。
【００８２】
図３（ａ）に示す短冊形状の領域３Ａ、３Ｂを備える分布型波長板３について、光ディスク基材６の複屈折が往復で０度の場合の検出光量Ｓ0と、光ディスク基材６の複屈折が往復で１８０度の場合の検出光量Ｓ180とを求め、検出光量比Ｓ180／Ｓ0を計算した。
【００８３】
α＝２０度、ＮＡ＝０．５、λ＝７９０ｎｍの場合、ＣＤ−ＲＯＭでのランダムなディスク信号に対して、検出光量比は１５％となった。α＝３６度の場合の検出光量比検出光量比は６０％であった。何れの場合も、計算上、光学ジッターの劣化はほとんど認められない。
【００８４】
このように本実施形態では、大きな複屈折を有する光ディスク基材６に対しても、検出光量がゼロとならず、従来例の様な信号の読み誤りや制御外れが発生することはない。
【００８５】
なお、本実施形態では分布型波長板３を短冊形状で分割したが、２種類の複屈折位相差が発生しさえすれば、他の分割形状であってもよく、また２種類以上の複屈折位相差を発生させる形態であっても、同様の効果が得られる。また、これは以下の実施形態でも同様である。
【００８６】
（実施形態２）
次に、図５から図７を参照しながら、本発明による光ディスク装置の第２の実施形態を説明する。
【００８７】
本実施形態では、光源１の発光点が２つに増えている。また、偏光ホログラム面２ａのパターン、光検出器面９ａ上の検出パターン、及びその上の光分布が実施形態１の場合と異なっている。これらの点を除けば、本実施形態の光ディスク装置は、実施形態１における光ディスク装置と同一の構成を有している。このため、実施形態１の説明と共通する部分は省略する。なお、実施形態１の光ディスク装置の構成要素と共通する構成要素には同一の参照符号を付している。
【００８８】
光源１は、異なる種類の２つの半導体レーザチップを搭載していても良いし、また、異なる波長のレーザ光を放射する単一の半導体レーザチップを搭載していも良い。光源１は、光ディスク装置に搭載された光ディスクの種類に応じて、適切な波長のレーザ光を出力することができる。
【００８９】
図５に示されるように、光検出基板９上に取り付けられた光源１の第１発光点１ａから放射されたレーザ光（波長λ１）は、光検出基板９の反射ミラー１０で反射された後、コリメートレンズ４で平行光に変換される。平行光は、Ｐ波の状態で偏光性ホログラム基板２を透過する。偏光性ホログラム基板２は、Ｐ偏光を回折せず、Ｓ偏光を回折する性質を有している。入射光がＳ偏光の場合、偏光性ホログラム基板２の回折効率は、例えば、０次光が０％程度、±１次光がそれぞれ４１％程度である。図５には、第１の光ディスク基板６と、第２の光ディスク基材６’が同時に描かれているが、実際には、別々に光ディスク装置にロードされる。波長λ１のレーザ光が第１発光点か１ａから放射されるのは、第１の光ディスク基材６が配置されている場合である。
【００９０】
偏光性ホログラム基板２を透過した光は、分布型波長板３により、空間的に２種類の偏光状態が混ざった光（混合光）に変換される。分布型波長板３の構造及び機能の詳細は後述する。混合光は、対物レンズ５によって第１の光ディスク基材６の信号面６ａ上に収束する。
【００９１】
第１の光ディスク基材６の信号面６ａで反射された光（信号光）は、往路とは反対方向に伝播する。この光（信号光）は、対物レンズ５を通って、分布型波長板３に入射する。分布型波長板３を透過した光は、偏光性ホログラム基板２内のホログラム面２ａに入射し、回折される。回折により、光軸７を対称軸とする１次回折光８、及び−１次回折光８’が形成される。回折光８、８’の各々は、コリメートレンズ４を経て検出器９上の検出面９ａに収束する。検出面９ａは、コリメートレンズ４の焦平面位置（すなわち光源１の仮想発光点位置）にほぼ配置されている。
【００９２】
本実施形態における光源１は、第１のレーザ光とは異なる波長の光も放射し得る。本実施形態では、第２の光ディスク基材６’にデータを記録し、または、第２の光ディスク基材６’からデータを読み出す場合に、光源１における第２の発光点１ａ’から第２のレーザ光（波長λ２、ただしλ２＞λ１）が放射される。第２の発光点１ａ’から放射された第２のレーザ光は、反射ミラー１０で反射された後、コリメートレンズ４で平行光に変換される。平行光は、Ｐ波の状態で偏光性ホログラム基板２を透過する。偏光性ホログラム基板２は、Ｐ偏光を回折せず、Ｓ偏光を回折する性質を有している。
【００９３】
偏光性ホログラム基板２を透過した光は、分布型波長板３により、空間的に２種類の偏光状態が混ざった光（以下、「混合光」と称する場合がある。）に変換される。分布型波長板３の構造及び機能の詳細は後述する。混合光は、対物レンズ５によって第２の光ディスク基材６’の信号面６ａ’上に収束する。
【００９４】
第２の光ディスク基材６’の信号面６ａ’で反射された光（信号光）は、往路とは反対方向に伝播する。この光（信号光）は、対物レンズ５を通って、分布型波長板３に入射する。分布型波長板３を透過した光は、偏光性ホログラム基板２内のホログラム面２ａに入射し、回折される。回折により、光軸７を対称軸とする１次回折光８、及び−１次回折光８’が形成される。第２のレーザ光の波長はλ２であり、第１のレーザ光の波長λ１より大きいため、±１次光の回折効率は、波長λ１の場合に比べて１割程度低くなる。回折光８、８’の各々は、コリメートレンズ４を経て検出器９上の検出面９ａに収束する。
【００９５】
図６は、本実施形態における偏光ホログラム基板２のホログラム面２ａの構成を示しており、図７Ａ及び図７Ｂは本実施形態における光検出面９ａの構成を示している。図７Ａは、第１の発光点１ａを出射する第１のレーザ光に対する戻り光の光スポットの様子、図７Ｂは第２の発光点１ａ’を出射する第２のレーザ光に対する戻り光の光スポットの様子を示している。
【００９６】
図６に示すように、本実施形態におけるホログラム面２ａの構成は、図２Ｂに示すホログラム面２ａの構成と同様である。図７Ａ、図７Ｂに示されるｘ軸及びｙ軸は、検出面９ａと光軸７（又は７’）との交点９０（又は９０’）で直交し、それぞれ、Ｘ軸及びＹ軸に平行である。
【００９７】
図７Ａ及び図７Ｂに示すように、ｙ軸の−側にｙ軸に沿った短冊状のフォーカス検出セルＦ１ａ、Ｆ２ａ、Ｆ１ｂ、Ｆ２ｂ、Ｆ１ｃ、Ｆ２ｃ、Ｆ１ｄ、Ｆ２ｄが配置され、ｙ軸の＋側に方形状のトラッキング検出セル７Ｔ１、７Ｔ２、７Ｔ３、７Ｔ４が配置されている。これらの検出セルはｙ軸に対して対称形をなしている。
【００９８】
光源１の発光点１ａから放射される光は、ｘ軸と交わり紙面に直交する面内をｘ軸と平行に進み、反射ミラー１０により光軸方向（点９０を通り紙面に直交する方向）に反射される。一方、光源１の発光点１ａ’から放射される光は、ｘ軸と交わり紙面に直交する面内をｘ軸と平行に進み、反射ミラー１０により光軸方向（点９０’を通り紙面に直交する方向）に反射される。
【００９９】
ホログラム面２ａに入射する光８０のうち、第１象限に位置する短冊領域２１Ｂ、２１Ｆで回折される１次回折光８１Ｂ、８１Ｆは、検出セルＦ２ｃ、Ｆ１ｄの境界を跨る光スポット８１ＢＳ、８１ＦＳに収束する。−１次回折光８１Ｂ’、８１Ｆ’は、検出セル７Ｔ１に収まる光スポット８１ＢＳ’、８１ＦＳ’に収束する。
【０１００】
第２象限に位置する領域２２Ｂ、２２Ｆで回折される１次回折光８２は、検出セルＦ１ｃ、Ｆ２ｄの境界を跨る光スポット８２ＢＳ、８２ＦＳに収束し、−１次回折光８２’は検出セル７Ｔ２に収まる光スポット８２ＢＳ’、８２ＦＳ’に収束する。
【０１０１】
第３象限に位置する領域２３Ｂ、２３Ｆで回折される１次回折光８３は、検出セルＦ１ａ、Ｆ２ｂの境界を跨る光スポット８３ＢＳ、８３ＦＳに収束し、−１次回折光８３’は検出セル７Ｔ３に収まる光スポット８３ＢＳ’、８３ＦＳ’に収束する。
【０１０２】
第４象限に位置する領域２４Ｂ、２４Ｆで回折される１次回折光８４Ｂ、８４Ｆは、検出セルＦ２ａ、Ｆ１ｂの境界を跨る光スポット８４ＢＳ、８４ＦＳに収束し、−１次回折光８４Ｂ’、８４Ｆ’は検出セル７Ｔ４に収まる光スポット８４ＢＳ’、８４ＦＳ’に収束する。
【０１０３】
検出セルのいくつかは電気的に接続されており、信号Ｆ１、Ｆ２、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、以下の式に基づいて得られる。
【０１０４】
Ｆ１＝検出セルＦ１ａで得られる信号＋検出セルＦ１ｂで得られる信号
＋検出セルＦ１ｃで得られる信号＋検出セルＦ１ｄで得られる信号
Ｆ２＝検出セルＦ２ａで得られる信号＋検出セルＦ２ｂで得られる信号
＋検出セルＦ２ｃで得られる信号＋検出セルＦ２ｄで得られる信号
Ｔ１＝検出セル７Ｔ１で得られる信号
Ｔ２＝検出セル７Ｔ２で得られる信号
Ｔ３＝検出セル７Ｔ３で得られる信号Ｔ４＝検出セル７Ｔ４で得られる信号
【０１０５】
図７Ｂでは、光源１の第２の発光点１ａ’が図７Ｂに示される発光点１ａの位置に比べて−ｙ軸方向にシフトしている。また、第２の発光点１ａ’から放射される光の波長λ２は波長λ１よりも大きい。このため、ホログラムによる回折角が大きくなり、検出面上に形成される光スポット位置が変化する。しかし、図７Ｂに示すように、検出セル７Ｔ１、７Ｔ２、７Ｔ３、７Ｔ４は、シフトした光スポットを受けることができる。また、検出セルＦ１ａ、Ｆ１ｂ、Ｆ１ｃ、Ｆ１ｄ、Ｆ２ａ、Ｆ２ｂ、Ｆ２ｃ、Ｆ２ｄ上では、光スポットが分割線方向（ｙ軸方向）に沿って移動するが、これらの検出セルは、ｙ軸方向に長く延びており、また、光スポットと分割線との間の距離変化は少ない。このため、波長λ２の光も、波長λ１の光と同様に、フォーカスエラー信号（ＦＥ）を精度良く検出することができる。
【０１０６】
本実施形態では、波長λ１の光について、分布型波長板３の短冊領域３Ａにおける複屈折位相差が９０＋α度、短冊領域３Ｂにおける複屈折位相差が９０−α度となる。波長λ２の光については、短冊領域３Ａの複屈折位相差が（λ１／λ２）×（９０＋α）度、短冊領域３Ｂの複屈折位相差は（λ１／λ２）×（９０−α）度となる。従って、どちらの波長の光に対しても、大きな複屈折を有する光ディスク基材６に対して、検出光量がゼロとならず、従来例の様な信号の読み誤りや制御外れが発生することはない。
【０１０７】
なお、波長λ１に対して、分布型波長板３の短冊領域３Ａでは複屈折位相差が９０＋α度、短冊領域３Ｂでは−２７０−α度とする構成も考えられる。例えば、図３において、複屈折層３ｃの複屈折位相差が９０＋α度、複屈折層３ａの複屈折位相差が−３６０−２α度となる。このとき、波長λ２に対しては短冊領域３Ａで複屈折位相差が（λ１／λ２）×（９０＋α）度、短冊領域３Ｂでは（λ１／λ２）×（−２７０−α）度となる。例えば、α＝０度、λ１＝６６０ｎｍ、λ２＝７９０ｎｍとすると、波長λ１に対して短冊領域３Ａ、３Ｂの間に位相差がないことに相当し、波長λ２に対しては短冊領域３Ａ、３Ｂ間に６０度の位相差が発生する。この場合、波長λ２に対してだけ複屈折対応がなされ、複波長λ１に対しては従来例通りの光学性能となる。また、α＝１５度、λ１＝６６０ｎｍ、λ２＝７９０ｎｍとすると、波長λ１に対して短冊領域３Ａ、３Ｂの間に３０度の位相差が発生し、波長λ２に対しては短冊領域３Ａ、３Ｂの間３４度の位相差が発生する。この場合、波長λ１、波長λ２の双方に複屈折対応がなされ、波長λ２の方により強い処置がなされている。αの値を変えることにより、この位相差の配分を調整できる。
【０１０８】
（実施形態３）
次に、図８から図９を参照しながら、本発明による光ディスク装置の第３の実施形態を説明する。本実施形態の光ディスク装置は、偏光ホログラム面２ａのパターン、光検出器面９ａ上の検出パターン及びその上の光分布が異なる点を除けば、実施形態２における光ディスク装置との同一の構成を有している。このため、両者に共通する部分の説明は省略する。
【０１０９】
図８は、本実施形態における偏光ホログラム基板２のホログラム面２ａの構成を示しており、図９Ａ、９Ｂは、本実施形態における光検出面９ａを示している。いずれも、光ディスク基材６の側からホログラム面２ａ、光検出面９ａを観察した平面図である。図９Ａは、第１の発光点１ａから放射された第１のレーザ光の戻り光が形成する光スポットを示し、図９Ｂは、第２の発光点１ａ’から放射された第２のレーザ光の戻り光が形成する光スポットを示している。
【０１１０】
図８に示すように、ホログラム面２ａは、ホログラム面２ａと光軸７との交点２０で直交する２直線（Ｘ軸、Ｙ軸）によって４分割されている。Ｙ軸は、光ディスク半径方向６Ｒに相当する。第１象限は２つの領域２１ａ及び２１ｂに分けられ、第２象限は２つの領域２２ａ及び２２ｂに分けられ、第３象限は２つの領域２３ａ及び２３ｂに分けられ、第４象限は２つの領域２４ａ及び２４ｂに分けられている。
【０１１１】
また、図８には示していないが、各領域はＸ方向に沿った短冊で実施形態２の図６の様に添字Ｂの領域と添字Ｆの領域（２１ａＢ、２１ａＦ等）に分けられる。開口内（円８０内）での領域２１ａ、２４ａはＣＤ−Ｒ／ＲＷ等のディスク溝からの±１次回折光を含まない領域の一部であり、開口内での領域２２ａ、２３ａはＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ等のディスク溝からの±１次回折光を含まない領域の一部である。なお、前述の通り、添字Ｂは＋１次回折光側で検出面後に集光する光、添字Ｆは検出面前に集光する光を意味する。また、簡単のため、図９では添字Ｂに対応した光スポットのみを表示する。
【０１１２】
図９Ａ及び図９Ｂにおいて、検出面９ａと光軸７（又は７’）との交点９０（又は９０’）で直交しＸ軸、Ｙ軸に平行な２直線をそれぞれｘ軸、ｙ軸とする。ｙ軸の−側にｙ軸に沿った短冊状のフォーカス検出セルＦ１ａ、Ｆ２ａ、Ｆ１ｂ、Ｆ２ｂ、Ｆ１ｃ、Ｆ２ｃ、Ｆ１ｄ、Ｆ２ｄと、トラッキング補正用検出セル７Ｔ５、７Ｔ６とが配置され、ｙ軸の＋側に方形状のトラッキング検出セル７Ｔ１、７Ｔ２、７Ｔ３、７Ｔ４が配置されている。これらの検出セルは、ｙ軸に対して対称形をなしている。なお、光源１の発光点１ａ又は１ａ’から放射される光は、ｘ軸と交わり紙面に直交する面内をｘ軸と平行に進み、反射ミラー１０により光軸方向（点９０又は９０’を通り紙面に直交する方向）に反射している。
【０１１３】
ホログラム面２ａに入射した光（入射光８０）のうち、第１象限の領域２１ａ内の短冊領域２１ａＢ及び２１ａＦと領域２１ｂ内の短冊領域２１ｂＢ及び２１ｂＦとで回折された＋１次回折光８１ａＢ及び８１ａＦと８１ｂＢ及び８１ｂＦとは、検出セルＦ２ｃ及びＦ１ｄの境界を跨る光スポット８１ａＢＳ及び８１ａＦＳと８１ｂＢＳ及び８１ｂＦＳとに収束する。−１次回折光８１ａＢ’及び８１ａＦ’と８１ｂＢ’及び８１ｂＦ’とは、検出セル７Ｔ１に収まる光スポット８１ａＢＳ’及び８１ａＦＳ’と８１ｂＢＳ’及び８１ｂＦＳ’とに収束する。
【０１１４】
第２象限での領域２２ａ内の短冊領域２２ａＢ及び２２ａＦで回折される＋１次回折光８２ａＢ及び８２ａＦは、検出セルＦ１ａ及びＦ２ｂの境界を跨る光スポット８２ａＢＳ及び８２ａＦＳに収束する。−１次回折光８２ａＢ’及び８２ａＦ’は、検出セル７Ｔ３の領域内の光スポット８２ａＢＳ’及び８２ａＦＳ’に収束する。第２象限での領域２２ｂ内の短冊領域２２ｂＢ及び２２ｂＦで回折される＋１次回折光８２ｂＢ及び８２ｂＦは、検出セルＦ１ｃ及びＦ２ｄの境界を跨る光スポット８２ｂＢＳ及び８２ｂＦＳに収束する。−１次回折光８２ｂＢ’及び８２ｂＦ’は、検出セル７Ｔ２の領域内の光スポット８２ｂＢＳ’及び８２ｂＦＳ’に収束する。
【０１１５】
第３象限での領域２３ａ内の短冊領域２３ａＢ及び２３ａＦで回折される＋１次回折光８３ａＢ及び８３ａＦは、検出セルＦ１ｃ及びＦ２ｄの境界を跨る光スポット８３ａＢＳ及び８３ａＦＳに収束する。−１次回折光８３ａＢ’及び８３ａＦ’は、検出セル７Ｔ２の領域内の光スポット８３ａＢＳ’及び８３ａＦＳ’に収束する。第３象限での領域２３ｂ内の短冊領域２３ｂＢ及び２３ｂＦで回折される＋１次回折光８３ｂＢ，８３ｂＦは、検出セルＦ１ａ及びＦ２ｂの境界を跨る光スポット８３ｂＢＳ及び８３ｂＦＳに収束する。−１次回折光８３ｂＢ’及び８３ｂＦ’は、検出セル７Ｔ３の領域内の光スポット８３ｂＢＳ’及び８３ｂＦＳ’に収束する。
【０１１６】
第４象限での領域２４ａ内の短冊領域２４ａＢ及び２４ａＦと領域２４ｂ内の短冊領域２４ｂＢ及び２４ｂＦとで回折され＋１次回折光８４ａＢ及び８４ａＦと８４ｂＢ及び８４ｂＦとは、検出セルＦ２ａ及びＦ１ｂの境界を跨る光スポット８４ａＢＳ及び８４ａＦＳと８４ｂＢＳ及び８４ｂＦＳとに収束する。−１次回折光８４ａＢ’及び８４ａＦ’と８４ｂＢ’及び８４ｂＦ’とは、検出セル７Ｔ４に収まる光スポット８４ａＢＳ’及び８４ａＦＳ’と８４ｂＢＳ’及び８４ｂＦＳ’とに収束する。
【０１１７】
検出セルのいくつかは電気的に接続されており、以下の信号Ｆ１、Ｆ２、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６の８つの信号が得られるように構成されている。
【０１１８】
Ｆ１＝検出セルＦ１ａで得られる信号＋検出セルＦ１ｂで得られる信号
＋検出セルＦ１ｃで得られる信号＋検出セルＦ１ｄで得られる信号
Ｆ２＝検出セルＦ２ａで得られる信号＋検出セルＦ２ｂで得られる信号
＋検出セルＦ２ｃで得られる信号＋検出セルＦ２ｄで得られる信号
Ｔ１＝検出セル７Ｔ１で得られる信号
Ｔ２＝検出セル７Ｔ２で得られる信号
Ｔ３＝検出セル７Ｔ３で得られる信号
Ｔ４＝検出セル７Ｔ４で得られる信号
Ｔ５＝検出セル７Ｔ５で得られる信号
Ｔ６＝検出セル７Ｔ６で得られる信号
【０１１９】
図９Ｂでは、光源１の発光点が点１ａ’に移ることに加え、光源の波長λ２がλ１よりも大きいため、ホログラムによる回折角も大きくなり、光スポット位置が変化する。検出セル７Ｔ１、７Ｔ２、７Ｔ３、７Ｔ４では図９Ａと同様の光スポットを捕捉できるが、光スポット８１ａＢＳ、８１ａＦＳと８４ａＢＳ、８４ａＦＳはそれぞれ検出セル７Ｔ５及び７Ｔ６の上に収まり、光スポット８１ｂＢＳ及び８１ｂＦＳと８４ｂＢＳ及び８４ｂＦＳとは検出セルの外に出る。一方、光スポット８２ａＢＳ、８２ａＦＳ、８３ｂＢＳ、８３ｂＦＳ、８２ｂＢＳ、８２ｂＦＳ、８３ａＢＳ、８３ａＦＳの場所は変わるが、結果として図９Ａと同様に検出セルに捕捉されている。
【０１２０】
図９Ａ、９Ｂに示すｙ軸は光ディスク基材６の半径方向６Ｒに平行である。光ディスク信号面６ａのフォーカスエラー信号ＦＥ、波長λ１に対応した光ディスクのトラッキングエラー信号ＴＥ１、波長λ２に対応した光ディスクのトラッキングエラー信号ＴＥ２、光ディスク信号面６ａの再生信号ＲＦは、次に示す（式４）、（式５）、（式６）及び（式７）
に基づき検出される。
【０１２１】
ＦＥ＝Ｆ１−Ｆ２                                （式４）
ＴＥ１＝α（Ｔ１−Ｔ４）＋β（Ｔ２−Ｔ３）      （式５）
ＴＥ２＝（Ｔ１−Ｔ４）＋γ（Ｔ５−Ｔ６）        （式６）
ＲＦ＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４                    （式７）
【０１２２】
例えば、（式５）はＤＶＤ−ＲＡＭやＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ等の光ディスクで用いられる。ＤＶＤ−ＲＡＭ等の光ディスクの場合は、α＝１、β＝０に設定し、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ等の光ディスクの場合はα＝０、β＝１に設定する。
【０１２３】
（式６）はＣＤ−Ｒ／ＲＷ等の光ディスクで用いられる。信号（Ｔ１−Ｔ４）は、通常のＴＥ信号を半円開口で検出したものに相当し、特性は全く同じである。信号（Ｔ２−Ｔ３）は開口内の一部の領域（２２ａと２３ａ）が入れ替わって検出されたＴＥ信号であり、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷでの±１次回折光が含まれない領域を入れ替えているので、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷディスクに対してはＴＥ感度の劣化がなく、入れ替えによって対物レンズの光ディスク半径方向６Ｒに沿った偏心の影響や光ディスク基材６の傾きの影響、光スポットが光ディスク信号面６ａの記録／未記録の境界にある時の影響等をキャンセルする効果がある。
【０１２４】
一方、図９Ｂに示す場合に得られる信号（Ｔ５−Ｔ６）は、開口内の一部の領域（２１ａと２４ａ）のみを抽出して検出された差信号であり、ＣＤ−Ｒ／ＲＷでの±１次回折光が含まれない領域での差信号であり、ＣＤ−Ｒ／ＲＷディスクに対するＴＥ感度はゼロであり、通常のＴＥ信号（即ち信号（Ｔ１−Ｔ４））に比べ、対物レンズの光ディスク半径方向６Ｒに沿った偏心の影響、光ディスク基材の傾きの影響、光スポットが光ディスク信号面６ａの記録／未記録の境界にある時の影響等に対する依存性が全く異なるので、（数６）の様な信号（Ｔ１−Ｔ４）との演算により、ＴＥ感度を損ねることなく、これらの影響等をキャンセルすることができる。なお、図９Ｂの場合のフォーカスエラー信号ＦＥは半円開口での検出であるが、光ディスク半径方向６Ｒで分割された片側の半円なのでディスク溝の影響が出にくく、従来の検出方式である全円での検出とほぼ等価な特性が得られる。
【０１２５】
本実施形態では実施形態２と同様の分布型波長板３を使っているので、光ディスク基材６の複屈折に対する効果は実施形態２と全く同様である。更に本実施形態は対物レンズに光ディスク半径方向６Ｒに沿った偏心があっても、光ディスク基材６に傾きがあっても、光スポットが光ディスク記録面６ａの記録／未記録領域の境界に位置して隣接トラックの影響を受ける状態であっても、（式５）や（式６）の演算式をトラッキングエラー信号とすることにより、オフトラックが発生しないトラッキング制御が可能となる効果が得られる。
【０１２６】
（実施形態４）
次に、図１０及び図１１を参照しながら、本発明による光ディスク装置の第４の実施形態を説明する。本実施形態の光ディスク装置は、偏光ホログラム面２ａのパターン、光検出器面９ａ上の検出パターン及びその上の光分布が異なる点を除けば、実施形態２における光ディスク装置との同一の構成を有している。このため。両者に共通する部分の説明は省略する。
【０１２７】
図１０は、本実施形態における偏光ホログラム基板２のホログラム面２ａの構成を示しており、図１１は本実施形態における光検出面の構成を示している。ともに光ディスク側からホログラム面側、光検出面側を見た平面図である。なお、図１１Ａは第１の発光点１ａを出射する第１のレーザ光に対する戻り光の光スポットの様子を示し、図１１Ｂは第２の発光点１ａ’を出射する第２のレーザ光に対する戻り光の光スポットの様子を示している。
【０１２８】
図１０に示すように、ホログラム面２ａと光軸７との交点を２０として、ホログラム面２ａは点２０で直交する２直線（Ｘ軸、Ｙ軸）で４分割され、Ｙ軸は光ディスク半径方向６Ｒに相当し、さらに第１象限は３つの領域２１ａと２１ｂと２１ｃ、第２象限は１つの領域２２ｂ、第３象限は１つの領域２３ｂ、第４象限は３つの領域２４ａと２４ｂと２４ｃに分けられ、図では表していないが各領域は、Ｘ方向に沿った短冊で実施形態２の図６の様に添字Ｂの領域と添字Ｆの領域（２１ａＢ、２１ａＦ等）に分けられる。開口内（円８０内）での領域２１ａ、２４ａはＣＤ−Ｒ／ＲＷ等のディスク溝からの±１次回折光を含まない領域の一部であり、開口内での領域２１ｂ及び２４ｂはＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ等のディスク溝からの±１次回折光を含まない領域の一部である。なお、前述の通り、添字Ｂは＋１次回折光側で検出面後に集光する光、添字Ｆは検出面前に集光する光をそれぞれ意味する。また、簡単のため、図１１では添字Ｂに対応した光スポットのみを表示する。
【０１２９】
図１１Ａ及び図１１Ｂにおいて、検出面９ａと光軸７（又は７’）との交点を点９０（又は９０’）、点９０（又は９０’）で直交しＸ軸及びＹ軸に平行な２直線をｘ軸及びｙ軸として、ｙ軸の−側にｙ軸に沿った短冊状のフォーカス検出セルＦ１ａ、Ｆ２ａ、Ｆ１ｂ、Ｆ２ｂ、Ｆ１ｃ、Ｆ２ｃ、Ｆ１ｄ、Ｆ２ｄとトラッキング補正用検出セル７Ｔ５及び７Ｔ６とが配置され、ｙ軸の＋側に方形状のトラッキング検出セル７Ｔ１、７Ｔ２、７Ｔ３、７Ｔ４が配置されている。これらの検出セルはｙ軸に対して対称形をなしている。なお、光源１の発光点１ａ又は１ａ’から出射する光はｘ軸と交わり紙面に直交する面内をｘ軸と平行に進み、反射ミラー１０により光軸方向（点９０又は９０’を通り紙面に直交する方向）に反射している。
【０１３０】
ホログラム面２ａに入射した光入射光８０）のうち、第１象限での領域２１ａ内の短冊領域２１ａＢ及び２１ａＦと領域２１ｃ内の短冊領域２１ｃＢ及び２１ｃＦで回折された＋１次回折光８１ａＢ及び８１ａＦと８１ｃＢ及び８１ｃＦとは検出セル７Ｔ５に収まる光スポット８１ａＢＳ及び８１ａＦＳと８１ｃＢＳ及び８１ｃＦＳに、−１次回折光８１ａＢ’及び８１ａＦ’と８１ｃＢ’及び８１ｃＦ’とは検出セル７Ｔ１に収まる光スポット８１ａＢＳ’及び８１ａＦＳ’と８１ｃＢＳ’及び８１ｃＦＳ’とに、第１象限での領域２１ｂ内の短冊領域２１ｂＢ及び２１ｂＦで回折された＋１次回折光８１ｂＢ及び８１ｂＦは、検出セル７Ｔ６に収まる光スポット８１ｂＢＳ及び８１ｂＦＳに、−１次回折光８１ｂＢ’及び８１ｂＦ’は、検出セル７Ｔ１に収まる光スポット８１ｂＢＳ’及び８１ｂＦＳ’に収束する。
【０１３１】
第２象限での領域２２ｂ内の短冊領域２２ｂＢ及び２２ｂＦで回折された＋１次回折光８２ｂＢ及び８２ｂＦは、検出セルＦ１ｃ及びＦ２ｄの境界を跨る光スポット８２ｂＢＳ及び８２ｂＦＳに、−１次回折光８２ｂＢ’及び８２ｂＦ’は、検出セル７Ｔ２の領域内に収まる光スポット８２ｂＢＳ’及び８２ｂＦＳ’に収束する。
【０１３２】
第３象限での領域２３ｂ内の短冊領域２３ｂＢ及び２３ｂＦで回折された＋１次回折光８３ｂＢ及び８３ｂＦは、検出セルＦ１ａ及びＦ２ｂの境界を跨る光スポット８３ｂＢＳ及び８３ｂＦＳに、−１次回折光８３ｂＢ’及び８３ｂＦ’は、検出セル７Ｔ３の領域内に収まる光スポット８３ｂＢＳ’及び８３ｂＦＳ’に、収束する。
【０１３３】
第４象限での領域２４ａ内の短冊領域２４ａＢ及び２４ａＦと領域２４ｃ内の短冊領域２４ｃＢ及び２４ｃＦとで回折された＋１次回折光８４ａＢ及び８４ａＦと８４ｃＢ及び８４ｃＦとは、検出セル７Ｔ６に収まる光スポット８４ａＢＳ及び８４ａＦＳと８４ｃＢＳ及び８４ｃＦＳに、−１次回折光８４ａＢ’及び８４ａＦ’と８４ｃＢ’及び８４ｃＦ’とは検出セル７Ｔ４に収まる光スポット８４ａＢＳ’及び８４ａＦＳ’と８４ｃＢＳ’及び８４ｃＦＳ’とに、第４象限での領域２４ｂ内の短冊領域２４ｂＢ及び２４ｂＦで回折された＋１次回折光８４ｂＢ及び８４ｂＦは、検出セル７Ｔ５に収まる光スポット８４ｂＢＳ及び８４ｂＦＳに、−１次回折光８４ｂＢ’及び８４ｂＦ’は、検出セル７Ｔ４に収まる光スポット８４ｂＢＳ’及び８４ｂＦＳ’に収束する。
【０１３４】
検出セルのいくつかは導通されており、以下の８つの信号Ｆ１、Ｆ２、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６が得られるように構成されている。
【０１３５】
Ｆ１＝検出セルＦ１ａで得られる信号＋検出セルＦ１ｂで得られる信号
＋検出セルＦ１ｃで得られる信号＋検出セルＦ１ｄで得られる信号
Ｆ２＝検出セルＦ２ａで得られる信号＋検出セルＦ２ｂで得られる信号
＋検出セルＦ２ｃで得られる信号＋検出セルＦ２ｄで得られる信号
Ｔ１＝検出セル７Ｔ１で得られる信号
Ｔ２＝検出セル７Ｔ２で得られる信号
Ｔ３＝検出セル７Ｔ３で得られる信号
Ｔ４＝検出セル７Ｔ４で得られる信号
Ｔ５＝検出セル７Ｔ５で得られる信号
Ｔ６＝検出セル７Ｔ６で得られる信号
【０１３６】
なお、図１１Ｂでは、光源１の発光点が点１ａ’に移ることに加え、光源の波長λ２がλ１よりも大きいため、ホログラムによる回折角も大きくなり、光スポット位置が変化する。また、検出セル７Ｔ１、７Ｔ２、７Ｔ３、７Ｔ４では、図１１Ａと同様の光スポットを捕捉できるが、光スポット８１ａＢＳ、８１ａＦＳと８４ａＢＳ、８４ａＦＳはそれぞれ検出セル７Ｔ６、７Ｔ５の上に収まり、光スポット８１ｂＢＳ、８１ｂＦＳ、８１ｃＢＳ、８１ｃＦＳと８４ｂＢＳ、８４ｂＦＳ、８４ｃＢＳ、８４ｃＦＳとは検出セルの外に出る。一方、光スポット８２ｂＢＳ、８２ｂＦＳ、８３ｂＢＳ、８３ｂＦＳの場所は変わるが、結果として図９Ａと同様の検出セルに捕捉されている。
【０１３７】
図１１において、ｙ軸が光ディスク基材６の半径方向６Ｒとして、光ディスク信号面６ａへのフォーカスエラー信号ＦＥと、光ディスク信号面６ａの再生信号ＲＦとは、前述の（式４）と（式７）とに基づいて検出され、波長λ１に対応した光ディスクのトラッキングエラー信号ＴＥ１、波長λ２に対応した光ディスクのトラッキングエラー信号ＴＥ２は次式
ＴＥ１＝α（Ｔ１＋Ｔ２−Ｔ３−Ｔ４）＋β（Ｔ５−Ｔ６）      （式８）
ＴＥ２＝（Ｔ１＋Ｔ２−Ｔ３−Ｔ４）＋γ（Ｔ６−Ｔ５）        （式９）
に基づき検出される。例えば、（式８）はＤＶＤ−ＲＡＭやＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ等の光ディスクで使用し、ＤＶＤ−ＲＡＭ等の光ディスクの場合はα＝１、β＝０、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ等の光ディスクの場合はα＝０、β＝１とする。また、（式９）はＣＤ−Ｒ／ＲＷ等の光ディスクで使用する。信号（Ｔ１＋Ｔ２−Ｔ３−Ｔ４）は通常のＴＥ信号に相当する。
【０１３８】
図１１Ａでの信号（Ｔ５−Ｔ６）は開口内の一部の領域（２１ｂと２４ｂ）が結果として入れ替わって検出されたＴＥ信号であり、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷでの±１次回折光が含まれない領域を入れ替えているので、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷディスクに対してはＴＥ感度の劣化がなく、入れ替えによって対物レンズの光ディスク半径方向６Ｒに沿った偏心の影響や光ディスク基材６の傾きの影響、光スポットが光ディスク記録面６ａの記録／未記録の境界にある時の影響等をキャンセルする効果がある。一方、図１１Ａでの信号（Ｔ６−Ｔ５）は開口内の一部の領域（２１ａと２４ａ）のみを抽出して検出された差信号であり、ＣＤ−Ｒ／ＲＷディスクでの±１次回折光が含まれない領域での差信号であり、ＣＤ−Ｒ／ＲＷディスクに対するＴＥ感度はゼロであり、通常のＴＥ信号（即ち、信号（Ｔ１＋Ｔ２−Ｔ３−Ｔ４））に比べ、対物レンズの光ディスク半径方向６Ｒに沿った偏心の影響や光ディスク基材６の傾きの影響、光スポットが光ディスク記録面６ａの記録／未記録の境界にある時の影響等に対する依存性が全く異なるので、（式９）の様な信号（Ｔ１＋Ｔ２−Ｔ３−Ｔ４）との演算により、ＴＥ感度を損ねることなく、これらの影響等をキャンセルすることができる。なお、図１１の場合のフォーカスエラー信号ＦＥは半円開口での検出であるが、光ディスク半径方向６Ｒで分割された片側の半円なのでディスク溝の影響が出にくく、従来の検出方式である全円での検出とほぼ等価な特性が得られる。
【０１３９】
本実施形態では実施形態２と同様の分布型波長板３を使っているので、光ディスク基材６の複屈折に対する効果は実施形態２と全く同様である。更に、本実施形態は対物レンズに光ディスク半径方向６Ｒに沿った偏心があっても、光ディスク基材６に傾きがあっても、光スポットが光ディスク記録面６ａの記録／未記録の境界に位置して隣接トラックの影響を受ける状態であっても、（式８）や（式９）の演算式をトラッキングエラー信号とすることで、オフトラックが発生しないトラッキング制御が可能となる効果が得られる。
【０１４０】
（実施形態５）
図１２及び図１３を参照しながら、本発明による光ディスク装置の第５の実施形態を説明する。以下、同一の構成要素には同一の参照符号を付す。
【０１４１】
図１２は、本実施形態の光ディスク装置における光ピックアップの要部構成を示している。この光ピックアップは、異なる波長の光を放射することができるレーザチップを搭載した光源１０１を有している。光源１０１は、ＤＶＤ用に相対的に短い波長を有する光と、ＣＤ用に相対的に長い波長を有する光を放射する。
【０１４２】
図１２には、光情報媒体７及び光情報媒体８の両方が記載されているが、現実には、任意に選択した一方の光情報媒体が搭載される。搭載された光情報媒体の種類に応じて、適切な波長の光が光源１０１から放射されることになる。光情報媒体７または８によって反射された光（信号光または再生光）は、ＤＶＤ及びＣＤに共通して用いられる光検出器１０に入射する。
【０１４３】
光源１０１から光情報媒体１０７または１０８に向かう光路と、光情報媒体１０７または１０８で反射された光（信号光）が光検出器１１０に向かう光路とは、偏光ビームスプリッタ１０３が表面に形成されたプリズムで分岐される。光源１０１から放射された直線偏光をＰ波とすると、偏光ビームスプリッタ１０３はＰ波を透過するように設計されている。偏光ビームスプリッタ１０３を透過したＰ波は、波長板１０５を透過した後、光情報媒体１０７または８で反射され、上記の波長板１０５を反対方向に透過して戻ってくる。戻ってきた光（信号光）は、偏光ビームスプリッタ１０３に入射するとき、ｐ波の偏光軸に略直行する偏光軸を有するＳ波成分を多く含んだ偏光状態の光となっている。偏光ビームスプリッタ膜３は、Ｓ波を反射するため、信号光のほとんどは光検出器１０の方向に反射される。この反射光は、ホログラム１０９によって回折され、光検出器１０に入射する。
【０１４４】
図１３（ａ）は、波長板１０５の平面構成を示し、図１３（ｂ）は、光源側から光情報媒体１１へ向かう光と光情報媒体１１からの反射光とが波長板１０５を往復する様子を示す図、同図（ｃ）は波長板１０５による偏光変換の一例を示す図である。
【０１４５】
図１３（ａ）に示すように、波長板１０５は４つの領域に分かれている。光軸中心に関して対象な位置にそれぞれ同じ性質の領域（領域Ａまたは領域Ｂ）が形成されている。２つの領域Ａは、ｘ軸方向に対してθ1の角度をなす方向に光学異方性の軸（光学軸）を有している。一方、領域Ｂは、ｘ軸方向に対してθ2の角度をなす方向に光学異方性の軸（光学軸）を有している。
【０１４６】
なお、波長板１０５に光源側から入射する直線偏光の方向がｘ軸と一致しているものとする。角度θ1及びθ2はそれぞれｘ軸方向に対して４５°−α、４５°＋α  の角度をなす。ここで、０＜α≦１５°の関係が成立している。本実施形態における領域分割によれば、光源１０１からの光のうち波長板１０５の領域Ａを通る光は、レンズ１０６により集光された後、光情報媒体１１で反射される。反射光は、光軸中心に関して対称な位置にある領域Ａを通る。一方領域Ｂの部分を通る光は、同様にして光情報媒体１１で反射され、領域Ｂを復路で通過する。
【０１４７】
波長板１０５の屈折率異方性をΔｎ、厚さをｄ、波長をλとするとき、波長板１０５のレタデーションは、２πΔｎｄ／λで表される。α＝０であれば、波長板１０５における領域Ａと領域Ｂは、同一の光学的性質を有することになる。この場合、波長板１０５のレタデーション２πΔｎｄ／λをπ／２に等しい値に設定すると、波長板１０５は従来の１／４波長板と同じ機能を発揮する。すなわち、ｘ軸方向に平行な振動方向を持つ直線偏光が波長板１０５に入射すると、円偏光に変換されて出射される。光情報媒体１０７または１０８で反射された光（円偏光）が再び逆方向に波長板１０５を通過すると、ｙ軸方向に偏光方向を有する直線偏光に変換される。本実施形態では、αを０以外の大きさに設定することにより、同一の偏光に対する領域Ａ及び領域Ｂの作用に差を生じさせている。
【０１４８】
図１３（ｃ）は、波長板１０５による偏光状態の変換の過程を示す。αが０でないため、ｘ軸方向に偏光方向を持つ直線偏光Ｉは波長板１０５を透過すると、円偏光からややずれた楕円偏光になる。領域Ａの光学異方性の軸（光学軸）方向が領域Ｂの光学異方性の軸（光学軸）方向からシフトしているため、領域Ａを透過した楕円偏光ＩＩと領域Ｂを透過した楕円偏光ＩＩとの間には図１３（ｃ）に示すような差異が生じる。
【０１４９】
光情報媒体１０７または１０８が複屈折性を有していない場合、光情報媒体７または８で反射された光（信号光）は、図１３（ｃ）に示す楕円偏光ＩＩＩとなる。この楕円偏光ＩＩＩは、往路光の偏光方向に直交する方向に偏光軸を有する直線偏光に近い楕円偏光である。α＝０であれば、光情報媒体１０７または１０８で反射された光（信号光）は、直線偏光に変換される。
【０１５０】
一方、光情報媒体１０７または１０８が複屈折性を有する場合、図１３（ｃ）に示す偏光ＩＩＩ’となる場合がある。例えば、たとえば領域Ａを透過した復路光の偏光状態が、光源１０１から出て領域Ａに入射する往路光の偏光状態と略等しくなる場合を考える。この場合、復路光は、図１２に示す偏光ビームスプリッタ１０３で反射されずに、光源１０１に戻ってしまうことになる。しかしながら、この場合でも、領域Ｂを透過した復路光の偏光状態は、領域Ａを透過した復路光の偏光状態とは異なるものとなる。すなわち、領域Ｂを透過した復路光は、偏光ビームスプリッタ１０３で反射され得るＳ波成分を含んだ楕円偏光状態になる。このため、光情報媒体１０７または１０８の複屈折量がどのような値であっても、信号光が完全になくなることはない。
【０１５１】
このような素子を用いることにより、いわゆる「偏光光学系」と称される往路及び復路の伝達効率が高い光学系を採用しても、複屈折ディスクに対するプレーヤビリティの高い光学系を実現することができる。
【０１５２】
なお、本実施形態でαを１５°以下の大きさに設定した理由は、αを大きくしすぎると、極端に異なる偏光状態が混合した光が形成されてしまうからである。極端に異なる偏光状態が混合した光は、レンズ１０６によって集光されくくなる。これは、偏光状態が大きく異なる光を合成すると、光の干渉性が悪くなるためである。
【０１５３】
本実施形態では、光学軸の方位として、入射光の偏光方向に対して４５°をなす方位を基準に対称な角度αで変位させている。一般に、光ディスク基材の複屈折は、一方の極性に偏っている。このことを考慮すると、光学軸の中心（基準）方向にオフセットδを与えてもよい。すなわち、領域Ａの光学軸を入射光の偏光方向から４５°＋δ＋αだけ回転させるとともに、領域Ｂの光学軸を入射光の偏光方向から４５°＋δ−αだけ回転させてもよい。いずれの領域でも、往復でできるだけ直交状態に近い偏光状態を得るために、−１５°≦δ≦１５°の関係が成立することが好ましい。
【０１５４】
なお、分布型波長板における各領域の光学軸の方位は２種類に限定されず、３種類以上であってもよい。また、レタデーションは、９０°である必要は無く、９０°の整数倍であってもいし、９０°の整数倍にオフセットを加えた値であってもよい。例えば、波長板のレタデーションをＤＶＤ用の光（波長６５０ｎｍ）に対して１／４波長板として機能する値を設定すると、ＣＤ用の光（波長８００ｎｍ）に対しては、およそ１／４波長の６５０／８００倍のレタデーションが発生することになる。しかし、分布型波長板に用いる材料が有している屈折率の波長依存性等を利用すると、どちらの光に対しても、ほぼ１／４波長板として機能させることが可能になる。
【０１５５】
例えば、ＤＶＤ用の波長λ1を有する光に対して、波長板の光学異方性をΔｎ1、ＣＤ用の波長λ2に対して光学異方性をΔｎ2とする。このとき、以下の式が成立するように、波長板の材料（本実施形態では液晶層）の光学パラメータを設定すれば、上記の条件を満たすことができる。
【０１５６】
２πΔｎ1ｄ／λ1＝２πΔｎ2ｄ／λ2＝π／２  （式１０）
【０１５７】
このようにすることで、いずれの波長に対しても復路の効率を最大限にすることができる。なお、本実施形態では、光源１０１がＤＶＤ用の光とＣＤ用の光と放射するが、光源１０１が放射する光の種類は、これらに限定されない。ブルーレイなどのより短い波長を有する光を放射する光源を用いてもよい。
【０１５８】
（実施形態６）
図１４（ａ）から（ｃ）を参照しながら、本発明による分布型波長板の他の実施形態を説明する。
【０１５９】
まず、図１４（ａ）を参照する。図１４（ａ）に示される分布型波長板１３１は、光学軸の方位が相互に異なる複数の領域Ｄ3、Ｄ4が交互に配置されている。領域Ｄ3、Ｄ4は、短冊形状を有している。
【０１６０】
図１４（ｂ）に示される分布型波長板１３２は、光学軸の方位が相互に異なる複数の領域Ｄ5、Ｄ6が行及び列状（チェッカーマーク状）に配列されている。
【０１６１】
光ディスク基材が１／４波長板と同程度の複屈折を有している場合、図１３（ａ）の分布型波長板１０５によれば、領域Ａ及び領域Ｂの一方を透過する光は、検出されない。すなわち、分布型波長板１０５を透過する光ビームの断面の半分の領域に含まれる情報が欠落する。情報の欠落が生じる領域は、対角位置に存在するため、ピット像の空間周波数特性が劣化する。言い換えると、光ディスク上に存在する微細なピットの検出器面における像再現性が劣化する。その結果、信号の光量を確保することはできても、信号波形に歪みが生じ、再生性能が不十分になる可能性がある。
【０１６２】
図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すような、表面をより細かい多数の領域に分割した分布型波長板を用いると、欠落する部分が小さく、しかも分散されるため、再生性能を改善する効果が得られる。
【０１６３】
なお、分布型波長板における領域分割の形態は、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示す上記の形態に限定されない。光学軸方位が異なる複数の領域が波長板の面内に二次元的に配列されていれば、各領域の形状及び大きさは任意である。
【０１６４】
図１４（ｃ）に示される波長板１３３は、輪帯領域Ｄ9と、その内側の円形領域とに分割されている。また、円形領域は、さらに光学軸方位が異なる短冊状の領域Ｄ7，Ｄ8に分割されている。領域Ｄ7，Ｄ8の光学軸方位は、それぞれ、例えば入射光の偏光方向に対して４５°＋α、４５°＋αに設定されている。また、輪帯領域Ｄ9は分割されておらず、その光学軸方位は入射偏光方向に対して４５°に設定されている。
【０１６５】
輪帯領域Ｄ9の外周側の径（ｄ2）は、ＤＶＤ等の記録密度の高い光ディスクに用いられるＮＡ値の高いレンズの開口径に相当する。一方、輪帯領域Ｄ9の内周側の径（ｄ1）は、ＣＤ等のより記録密度の低い光ディスクに用いられるＮＡ値の低いレンズの開口径に相当する。図１４（ｃ）の分布型波長板１３３を用いることにより、ＮＡ値の低いレンズを用いる場合（ＣＤなどの基材複屈折の大きい媒体が使用される場合）には、良好な再生特性を確保する一方、ＮＡ値の高いレンズを用いる場合の空間周波数特性を劣化させない。
【０１６６】
（実施形態７）
図１５を参照しながら、本発明による光ディスク装置の他の実施形態を説明する。図１５は、本実施形態の光ディスク装置の光ピックアップの主要部構成を示す図である。
【０１６７】
図１５に示される光ピックアップは、複数の種類の光ディスクにデータを書き込むこと、及び／または、複数の種類の光ディスクからデータを読み出すことができる。
【０１６８】
この装置は、波長の異なる複数の光ビームを形成する光源１４１を備えている。この光源１４１は、典型的には複数の半導体レーザチップを含み得るが、単一の半導体レーザチップを用いて異なる波長の光を放射するように構成したものであってもよい。
【０１６９】
この光ピックアップは、光ビームを集光し、光ディスクの信号面１３９または１４９上に光スポットを形成する対物レンズ１４８と、光源１０１と対物レンズ１４８との間に配置されたホログラム素子１４５及び波長板１４６と、光ディスクから反射された光ビームの強度を検出する光検出器１４３とを備えている。
【０１７０】
光源１０１から対物レンズ１４８に至るまでの光路と、光ディスクの信号面１３９または１４９で反射されて光検出器１４３に至るまでの光路とが共通する部分において、ホログラム素子１４５が配置されている。
【０１７１】
光検出器１４３は、シリコンチップなどの半導体基板に形成されており、波長λ1及び波長λ2の２種類のレーザ光を出射するレーザチップが基板にマウントされている。光検出器１４３は、光電効果によって光を電気信号に変換する複数のフォトダイオードから構成されている。レーザチップが放射するレーザ光のうち、例えば、波長λ1は約６５０ｎｍであり、波長λ2は約８００ｎｍである。例えば波長λ1のレーザ光はＤＶＤ用、波長λ2のレーザ光はＣＤ用に用いられる。
【０１７２】
レーザチップから出射された波長λ1の光は、コリメートレンズ１４４によって平行光化された後、偏光素子１４７を透過する。偏光素子１４７は、ホログラム素子１４５と波長板１４６とが一体化された素子である。偏光素子１４７は、対物レンズ１４８とともに支持部材１３７に取り付けられており、アクチュエータ１３８によって対物レンズ１４８とともに一体的に駆動される。偏光素子１４７の機能を理解しやすくするため、まず、波長板１４６が分布型波長板ではなく、一様なレタデーションを示す従来の波長板である場合について説明する。
【０１７３】
偏光素子１４７を透過した光（波長λ1）は、対物レンズ１４８によって光ディスクの信号面１４９上に集光され、反射される。反射光は、再び対物レンズ１４８を経て、偏光素子１４７によって回折される。偏光素子１４７で回折された光は、コリメートレンズ１４４を経て光検出器１４３に入射する。光検出器１４３は、光量変化に応じた電気信号を生成し、この電気信号は、フォーカス制御信号、トラッキング制御信号、及びＲＦ信号である。
【０１７４】
一方、レーザチップを出射した波長λ2の光も、コリメートレンズ１４４によって平行光化され、偏光素子１４７を透過する。偏光素子１４７を透過した光は、対物レンズ１４８によって基材厚の異なる光ディスクの信号面１３９上に集光され、信号面１３９で反射される。反射光は、再び対物レンズ１４８を経て偏光素子１４７で回折される。回折された光は、コリメートレンズ１４４を経て光検出器１４３に入射する。光検出器１４３は、光量変化に応じた電気信号を生成し、この電気信号は、フォーカス制御信号、トラッキング制御信号、及びＲＦ信号である。
【０１７５】
図１６（ａ）及び（ｂ）は、図１５の偏光素子１４７として、従来の偏光素子を用いた場合に生じる回折の偏光依存性を模式的に示す図である。なお、以降の説明において光源からディスクへ向かう光の光路を光学系の往路と呼び、ディスクで反射して光検出器へ向かう光の光路を光学系の復路と呼ぶものとする。
【０１７６】
図１６（ａ）は、波長λ1の光が偏光素子（polarization element）１４７を往復路で通過する場合を模式的示している。光源側（図中下側）から偏光素子１４７に入射する波長λ1の光は、例えば、紙面に平行な偏光方向を持つ直線偏光である。このような光は、周期構造１１１を有するホログラム素子１４５を透過することができる。ホログラム素子１４５の周期構造１１１は、偏光依存性を有しており、偏光方向が紙面に平行な直線偏光（波長λ1）がホログラム素子１４５を透過するとき、周期構造１１１の入射位置に応じて、２Ｎπ（Ｎは０以外の整数）の位相差が透過光に生じる。Ｎが０でない点が、従来一般に用いられる偏光ホログラム素子と大きく異なっている。ホログラム素子１０５の透過光に生じる周期的な位相差が２πの整数倍に等しい（ホログラム素子５で生じる光路差が波長λ1の整数倍に等しい）ため、光の回折原理に従い、波長λ1の光にとっては周期構造１１１で回折しない条件（完全透過条件）を満たすことになる。
【０１７７】
このようにしてホログラム素子１４５を透過した光は、次に波長板１４６を通過する。波長板１４６は、波長λ1の光（６５０ｎｍ）に対して、４分の５波長板として機能する
。このため、波長λ1の直線偏光は、波長板１４６によって円偏光に変換される。
【０１７８】
不図示の光ディスクで反射されて戻ってきた光（円偏光）は、波長板１４６によって直線偏光に変換される。この直線偏光の偏光方向（紙面に垂直）は、光源側からホログラム素子１４５に入射した光の偏光方向と直交する。このような直線偏光に対して、ホログラム素子１４５の周期構造１１１は、入射位置に応じて（２Ｍ＋１）πの位相差（Ｍは整数）を周期的に発生させる。このため、この直線偏光は、光の回折原理により、完全回折する条件となる。理論的にはホログラムの周期構造で生ずる光の位相差をφとすると、ホログラムを透過する０次光の透過率Ｔは、以下の（式１１）
Ｔ＝ｃｏｓ2（φ／２）  （式１１）
で表される。ここで、位相差φを（２Ｍ＋１）πとおくと、Ｔ＝０、すなわち完全回折条件を満たすことを意味する。
【０１７９】
次に、図１６（ｂ）を参照しながら、波長λ2の光について、従来の偏光素子１０７の動作を説明する。図１６（ｂ）に示すように、光源側からホログラム素子１０５に入射する波長λ2の光（偏光方向が紙面に平行な直性偏光）が偏光素子１０７に入射するとき、ホログラム素子子１４５の周期構造１１１により、ほぼ２Ｎπλ1／λ2の位相差が発生する。Ｎは０でないため、発生する位相差は０にならない。また、λ1＝６５０ｎｍ、λ2＝８００ｎｍとすると、Ｎの値をかなり大きくとらないとＮλ1／λ2が整数にならない。このため、ホログラム素子１４５では完全透過条件からずれることで、波長λ2の光は一部回折する。
【０１８０】
λ1＝６５０ｎｍ（ＤＶＤ用の波長の光）、λ2＝８００ｎｍ（ＣＤ用の波長の光）、Ｎ＝１とすると、回折しない光（０次光）の透過効率は、以下の（式１２）
ｃｏｓ2（（２πλ1／λ2）／２）＝ｃｏｓ2（（２π×６５０/８００）/２）＝６９％  ・・・（式１２）
で示される。（式１２）から、入射した光の約３１％がホログラム素子１４５によって回折されることがわかる。
【０１８１】
このようにしてホログラム素子１４５を透過した波長λ2の光は、次に波長板１４６を通過する。波長板１４６は、波長λ1（６５０ｎｍ）の光に対して、４分の５波長板であるので波長λ2（８００ｎｍ）の光に対してはほぼ１波長板として機能する。このため、波長λ2の直線偏光は、波長板１０６によって偏光変換を受けないで透過する。
【０１８２】
一方、光ディスクから戻ってくる波長λ2の光は、往路と同様波長板１４６で偏光変換を受けないのでホログラム素子１４５の周期構造１１１で同じく２Ｎπλ1／λ2の位相差が発生する。従って、波長λ1の光または波長λ2の光のうち相対的に大きな波長を持つ光が、他方の光の波長の整数倍（２倍、３倍、・・・）の大きさを持たない限り、両方の光に対する回折光を０に設定することはできない。
【０１８３】
λ1＝６５０ｎｍ（ＤＶＤ用の光）、λ2＝８００ｎｍ（ＣＤ用の光）、Ｍ＝１とすると、±１次回折光の各回折効率は、以下の（式１３）
（２／π）2×ｃｏｓ2（（πλ1／λ2）／２）＝ｃｏｓ2（（π×６５０/８００）/２
）＝８．４％  （式１３）
で表される。±１次回折光以外の光は、ほとんど０次光として回折格子を透過する。
【０１８４】
なお、この１次回折光率の値はディスク基材の複屈折が無く、基材による偏光影響を受けない場合であるが、基材の複屈折が最も高い場合、すなわちＣＤの基材が１／４波長板とほぼ等価な複屈折を持つ場合、入射時と直交する方向の直線偏光となる。この場合は±１次回折光の回折効率は、完全回折条件を満たすので信号光の光量がむしろ増える方向である。すなわち、帰還光量は、様々な偏光状態に応じて変化するが、最悪の場合でも０にならない。
【０１８５】
このような偏光素子を用いることにより、ＤＶＤ等のように基材厚は薄く基材の複屈折は製造過程で生じにくいが波長が短く高出力化が困難である波長λ1の光に対しては高効
率でありながら、効率が低くても比較的作製しやすい高出力のレーザで光量をカバーできる反面、基材厚が厚いために生産過程で光学的な複屈折量が多いものができやすいＣＤ等に用いる波長λ2の光に対しては、基材が有する複屈折性のために偏光状態が変化した光
がディスクから戻ってきたとしても、信号レベルが０になってしまうことはなく、安定して信号の再生及び制御を行うことができる。
【０１８６】
また、このような偏光素子を用いることで異なる規格の光記録媒体に対応した光ピックアップをコンパクトに構成できる。なぜなら、従来上記したような観点から異なる波長に対して互いに独立の光分岐素子を用いてディスクからの光を光検出器に導いていたものが同じ一つのホログラム素子で実現できるため、レーザ光源から光記録媒体に至る光路（往路）と光記録媒体から光検出器に至る光路（復路）とが完全に共通化でき、光学系の部品点数を削減でき、小さなスペースで光学系が収納できるためである。
【０１８７】
本実施形態では、上記の構成を有する装置において、図１６（ａ）、（ｂ）に示される一様な波長板１４６に代えて、分布型波長板１４６を用いる。
【０１８８】
偏光ホログラム１４５は、光学系の往路では、レーザ光源１４１からの光の偏光方向に対していずれの波長の光に対しても光を回折しない。このため、伝達効率のロスがなく、分布型波長板１４６によって略円偏光にされ、光ディスクの信号面１３９または１４９に集光される。光ディスクの信号面１３９または１４９で反射され、復路で分布型波長板１４６を再び通ることで両方の波長の光とも往路の偏光方向と直交する方向に概ね偏光主軸をもつ光となる。偏光ホログラム１４５を透過することにより、異なる波長の光は両方ともホログラム１４５により高い効率で回折され、光検出器１４３に光が導かれる。この場合、その信号光量はホログラムの偏光性回折方向の成分に依存する。したがって、複屈折が大きい光ディスクの場合、従来の均一な波長板によれば、最悪、信号光量がなくなってしまうことになる。しかし、本実施形態では、分布型波長板１４６を用いているため、高い往路効率を保ちながら、光ディスクの複屈折対策が充分に発揮される。
【０１８９】
蒸着やスパッタ、エッチングなどの薄膜形成・加工プロセスにより、分布型波長板１４６上に薄膜構造を形成してもよい。例えば、図１７（ａ）に示すように、異なる波長の光に対して開口の大きさを異ならせる透過率フィルター１５２を分布型波長板１５５上に形成できる。また、図１７（ｂ）に示すように、異なる基材厚のディスクに対して、一方の波長の光を平面波のまま透過し、別の波長の光は拡散光にすることにより、基材厚差で発生する球面収差を補正する位相フィルター１５３を分布型波長板１５６上に形成してもよい。このような構成を採用することにより、光ピックアップを更に小型化することができる。
【０１９０】
（実施形態８）
次に、図１８（ａ）から（ｄ）を参照しながら、上記各実施形態で好適に使用される分布型波長板を製造する方法の実施形態を説明する。
【０１９１】
まず、図１８（ａ）に示すように、例えばＩＴＯから形成された透明電極膜１６２ａ、１６２ｂが表面に形成された透明基板１６１ａ，１６１ｂを用意し、透明導電膜１６２ａ、１６２ｂ上にを配向材料を塗布して、液晶配向膜１６３ａ、１６３ｂを形成する。配向材料としては、直線偏光の紫外線を照射し、露光することにより、その偏光方向に配向性を付与することができる光配向膜材料を用いる。
【０１９２】
次に、図１８（ｂ）に示すように、方位θ1で規定される向きに光学軸を有する領域を形成するとき、他の領域をマスク１６４ａで覆った状態で、方位θ1の方向に直線偏光した紫外線で照射する。反対に、方位θ2で規定される向きに光学軸を有する領域を形成するときは、他の領域をマスク１６４ｂで覆った状態で、方位θ2の方向に直線偏光した紫外線で照射する。
【０１９３】
次に、図１８（ｃ）に示すように、透明基板１６１ａと透明基板１６１ｂとを対向させて周辺部分を接着剤で貼り合わた後、紫外線硬化樹脂を含有する液晶材料１６７を開口部１６６から内部に注入する。液晶材料１６７が注入されると、液晶分子の長鎖軸は、液晶配向膜１６３ａ、１６３ｂの配向規制方向に揃うことになる。
【０１９４】
液晶層１６８の配向を更に均一に行うためには、透明電極膜１６２ａ、１６２ｂに電圧を印加することにより、液晶層１６８に電界を及ぼすることが好ましい。このような電界の印加を行わない場合は、透明電極膜１６２ａ、１６２ｂを設ける必要はない。
【０１９５】
次に、図１８（ｄ）に示すように、液晶層１６８に無偏光の紫外線を照射し、液晶層１６８を硬化させる。
【０１９６】
液晶の配向規制は、一般には、ポリアミド系合成繊維などの微細な織毛が形成された布で一定方向に配向膜の表面を摩擦することによって行われる。しかし、本実施形態では、同一面内で異なる方位に配向させるため、光配向技術を用いている。このような光配向技術によれば、所望の配向分布を得ることができる。なお、透明導電膜１６２ａ、１６２ｂの少なくとも一方は、分割される領域に合わせてパターニングされていてもよい。透明導電膜１６２ａ、１６２ｂをパターニングしておくことにより、領域毎に異なる電圧を印加することが可能になり、配向状態を領域毎に調節しやすくなる。
【産業上の利用可能性】
【０１９７】
本発明によれば、光ディスク基材の複屈折性によらず、必要な検出光量を得ることができるため、様々な種類の光ディスクに対応できる。
【０１９８】
また、本発明の光ピックアップは、１つで複数の異なる光記録媒体に適用できるため、小型低コストが要求されるＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスクなど記録型光ディスク装置に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【０１９９】
【図１】（ａ）は本発明の光ディスク装置における一実施形態の要部構成図、（ｂ）は光源部の側面図である。
【図２Ａ】同実施形態の検出面の構成図である。
【図２Ｂ】同実施形態のホログラム面の構成図である。
【図３】（ａ）は、同実施形態における分布型波長板の平面図、（ｂ）は、同断面構成図である。
【図４】（ａ）は同実施形態における分布型波長板による往路の複屈折対策原理を示す図、（ｂ）は同復路の複屈折原理を示す図、（ｃ）は同復路の別の複屈折原理を示す図である。
【図５】（ａ）は本発明の光ディスク装置における他の実施形態の要部構成図、(ｂ）は光源部の側面図である。
【図６】同実施形態における偏光ホログラム基板のホログラム面の構成図である。
【図７Ａ】同実施形態における光検出面の構成図とその上の光分布の様子を示す説明図で、第１の発光点を出射する第１のレーザ光に対する戻り光の光スポットの様子を説明する図である。
【図７Ｂ】同実施形態における光検出面の構成図とその上の光分布の様子を示す説明図で、第２の発光点を出射する第２のレーザ光に対する戻り光の光スポットの様子を説明する図である。
【図８】本発明の光ディスク装置における別の実施形態に適用する偏光ホログラム基板のホログラム面の構成図である。
【図９Ａ】同実施形態における光検出面の構成図とその上の光分布の様子を示す説明図で、第１の発光点を出射する第１のレーザ光に対する戻り光の光スポットの様子を説明する図である。
【図９Ｂ】同実施形態における光検出面の構成図とその上の光分布の様子を示す説明図で、第２の発光点を出射する第２のレーザ光に対する戻り光の光スポットの様子を説明する図である。
【図１０】本発明の光ディスク装置における他の実施形態に適用する偏光ホログラム基板２のホログラム面の構成図である。
【図１１Ａ】同実施形態における光検出面の構成図とその上の光分布の様子を示す説明図で、第１の発光点を出射する第１のレーザ光に対する戻り光の光スポットの様子を説明する図である。
【図１１Ｂ】同実施形態における光検出面の構成図とその上の光分布の様子を示す説明図で、第２の発光点を出射する第２のレーザ光に対する戻り光の光スポットの様子を説明する図である。
【図１２】本発明の一実施形態における光ピックアップの要部構成図である。
【図１３】（ａ）は同実施形態における波長板の平面図、（ｂ）は同波長板を含むピックアップの部分側面図、（ｃ）同波長板による偏光状態の変化の様子を示す図である。
【図１４】（ａ）は本発明の波長板の他の実施形態の平面図、（ｂ）は本発明の波長板の別の実施形態の平面図、（ｃ）は本発明のさらに別の波長板の平面図である。
【図１５】本発明の他の実施形態における光ピックアップの要部構成図である。
【図１６】（ａ）は、従来の光学素子及びこれを通過する波長λ1の光の挙動を示す図であり、（ｂ）は、同光学素子及びこれを通過する波長λ2の光の挙動を示す図である。
【図１７】（ａ）は本発明の他の実施形態の光学素子の平面図と側面図、（ｂ）は本発明の別の実施形態の光学素子の平面図と側面図である。
【図１８】（ａ）から（ｄ）は、本発明における分布型波長板の作製方法の実施形態を示す図である。
【図１９】（ａ）は従来の光ディスク装置における要部構成図、（ｂ）は光源部の側面図である。
【符号の説明】
【０２００】
１    光源
２    偏光性ホログラム基板
２ａ  ホログラム面
４    コリメートレンズ
３    分布型波長板
５    対物レンズ
６   光ディスク基材
６ａ  光ディスク信号面
７    光軸
８    １次回折光
８’  −１次回折光
９    光検出基板
９ａ  光検出面
１０  反射ミラー
１０１  レーザ光源
１０３  偏光ビームスプリッタ
１０４  コリメートレンズ
１０５  分布型波長板
１０６  対物レンズ
１４５  偏光ホログラム
１６３ａ、１６３ｂ  液晶配向膜
【図１】
2005339766.tif 000003
【図２Ａ】
2005339766.tif 000004
【図２Ｂ】
2005339766.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005339766.tif 000009
【図７Ａ】
2005339766.tif 000010
【図７Ｂ】
2005339766.tif 000011
【図８】
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【図９Ａ】
2005339766.tif 000013
【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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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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【図１９】
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