(57)【要約】【課題】回折効率、特に片側の１次回折光の回折率を高めて光源短波長化を行ったときにも大型化することなく記録及び再生速度の高速化が可能となる光ヘッド装置を提供する。【解決手段】光ヘッドに用いるホログラム素子として、少なくとも、誘電異方性を有する非重合性液晶１０２と、重合性モノマー１０３あるいはプレポリマーと、光重合開始剤とからなる組成物を一対の透明基板１０１間に保持し、前記組成物を二光束干渉露光することにより、主にポリマーから成る層と主に非重合性液晶から成る層との周期的な相分離構造を形成したポリマー分散液晶型の偏光選択性ホログラム素子１００を用いて、光源から該ホログラム素子１００に入射する光の偏光方向（電界の振動方向）を記録媒体トラック方向と略平行に設定したことを特徴とする。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を記録媒体に集光し、記録媒体からの反射光を検出して情報を記録または再生、あるいは記録再生する光ヘッドを備えた光ヘッド装置において、
上記光ヘッドに用いるホログラム素子として、少なくとも、誘電異方性を有する非重合性液晶と、重合性モノマーあるいはプレポリマーと、光重合開始剤とからなる組成物を一対の透明基板間に保持し、
前記組成物を二光束干渉露光することにより、主にポリマーから成る層と主に非重合性液晶から成る層との周期的な相分離構造を形成したポリマー分散液晶型の偏光選択性ホログラム素子を用いて、光源から該ホログラム素子に入射する光の偏光方向（電界の振動方向）を記録媒体トラック方向と略平行に設定したことを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】
請求項１記載の光ヘッド装置において、
記録媒体で反射して前記ホログラム素子に入射する戻り光の偏光方向（電界の振動方向）として、ホログラムで回折されたフォーカス検出のための回折光の光軸をホログラム面に射影した方向と略平行に設定したことを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の光ヘッド装置において、
前記ホログラム素子は、ホログラムを構成する前記組成物中に更に重合性液晶モノマーを含み、二光束干渉露光後の主にポリマーから成る層の中に液晶骨格部を含有した偏光選択性ホログラム素子を用いていることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちの一つに記載の光ヘッド装置において、
前記ホログラム素子としてポリマー分散液晶型の偏光選択性ホログラム素子を用いるとともに、光源として半導体レーザを用い、該半導体レーザの接合方向（活性層の接合方向）を記録媒体のトラック方向と垂直方向に設定し、光源とホログラム素子の間に１／２波長板を設置したことを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項５】
請求項４記載の光ヘッドにおいて、
前記１／２波長板はホログラム素子と一体化していることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちの一つに記載の光ヘッド装置において、
前記光源と光検出器とホログラム素子とが一体化していることを特徴とする光ヘッド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ヘッド装置に関し、さらに詳しくは、ＣＤ、ＤＶＤ、ＤＶＤ＋Ｂｌｕｅ等の、使用する波長の異なる複数規格の光ディスクを対象として記録再生する際に用いられる光ディスクドライブ装置における光ピックアップおよびホログラム素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、光源としてレーザー光を用いる光学素子の一つに光ディスクドライブ装置に用いられる光ヘッドがあり、光ヘッドに用いられる構成の一つとして偏光分離素子を用いた構成がある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
上記特許文献１には、透明基板上に矩形凹凸形状をもつ複屈折（光学異方性）を示す媒体が配置され、その上に光学的に等方性を示す媒体が充填され、その上を透明基板で覆われている偏光性回折格子を用いた構成が示されている。  
この構成においては、等方性媒体の屈折率を複屈折媒体の常光屈折率、または異常光屈折率のいずれかと等しくすることにより、偏光性（光学異方性）を示す回折格子が得られる。この偏光分離素子を光路中に配置して往路透過、復路回折の機能を持たせるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３０２２９１号公報（段落「００４２」欄）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１５は、従来の光ヘッド装置の模式図であり、同図において光源となる半導体レーザ８からの照射光は図２に構成が示されている偏光性回折格子７を透過すると、コリメータレンズ１０および１／４波長板１１および対物レンズ１２を介して光記媒体１３の記録面で反射し、反射光が１／４波長板により振動方向を出射時と直交する方向に変換された上で偏光性回折格子７において回折光とされて光検出器９により検出される。
【０００６】
図１６は、偏光性回折格子７の構成を示す図であり、同図において、偏光性回折格子７は、透明基板１上に矩形凹凸形状をもつ複屈折（光学異方性）を示す媒体２が配置され、その上に光学的に等方性を示す媒体３が充填され、その上を透明基板１‘で覆われて構成されている。  
等方性媒体３の屈折率を複屈折媒体２の常光屈折率、または異常光屈折率のいずれかと等しくすることにより、偏光性（光学異方性）を示す回折格子として機能する。すなわち、ある方向の偏光に対してはほぼ全透過し、これと直交する偏光に対しては全回折するような特性を持たせることができる。  
このような偏光性回折格子を光ヘッドの分岐素子として用いれば、光源から光記録媒体１３へ向かう往路を全透過する偏光方向に設定して効率良く光記録媒体に集光させ、光路中に１／４波長板を配置しておくことにより、図１５に示すように、光記録媒体１３からの反射光を往路の偏光方向とは直交して戻るようにさせて再び偏光性回折格子７に入射させると、復路光は全回折され光検出器９に効率良く受光されるようにでき往路、復路とも高効率の光ヘッドが実現できる。
【０００７】
図１７は、図１６に示す偏光性回折格子の入射角に対する＋１次回折光（片側の回折光）の回折効率特性を示す図であり、矩形格子の特性として、垂直入射を中心に約４０％程度の回折効率をもつ。
【０００８】
従来の光ヘッドは、図１７に示すような回折効率を持つ偏光性回折格子で十分であったが、図１５に示した光ヘッドが搭載される光ディスク装置の記録再生速度（特に再生速度）を高速化させようとした場合に次のような問題があった。
【０００９】
つまり、記録再生速度を高速化させる際にはディスクからの反射信号を光検出器で受光する場合のＳＮ比を向上させるため、偏光性回折格子には４０％以上の回折効率が必要となってくる。特に青色領域の半導体レーザを光源とした高密度光ディスクに適用する場合、記録情報の高密度化により再生信号帯域が広帯域となり、同時に光検出器の感度が青色領域では赤色あるいは赤外領域より感度低下することの２面から、光検出信号のＳＮ比低下が生じる。  
このＳＮ比低下を改善させるため、偏光性回折格子の復路効率（＋１次回折効率）は４０％を越えた高回折効率が必要となる。また、青色領域で光源、光検出器一体化して小型化、つまり、図１５における偏光性回折格子７や半導体レーザー７あるいは光検出器９の一体ユニット化するためには、偏光性回折格子７に必要な格子ピッチは短波長化にともない、１μｍオーダーの狭ピッチが必要となる。
【００１０】
以上のような要求に対して、今後の光源短波長化に伴い必要となる、狭ピッチで高回折効率の偏光性回折格子としての構造的な条件を考察すると、図１６に示した矩形格子では＋１次回折効率が４０％以上にならないという点で実現できず、また従来より片側＋１次回折効率を高効率化する方法であるブレーズ格子は８０〜９０％の高回折効率化はできるが、１μｍオーダーの狭ピッチ化は加工の難易度が高く実現が困難である。
【００１１】
本発明の目的は、上記従来の光ヘッドにおける問題に鑑み、回折効率、特に片側の１次回折光の回折率を高めて光源短波長化を行ったときにも大型化することなく記録及び再生速度の高速化が可能となる光ヘッド装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の発明は、光源からの光を記録媒体に集光し、記録媒体からの反射光を検出して情報を記録または再生、あるいは記録再生する光ヘッドを備えた光ヘッド装置において、上記光ヘッドに用いるホログラム素子として、少なくとも、誘電異方性を有する非重合性液晶と、重合性モノマーあるいはプレポリマーと、光重合開始剤とからなる組成物を一対の透明基板間に保持し、前記組成物を二光束干渉露光することにより、主にポリマーから成る層と主に非重合性液晶から成る層との周期的な相分離構造を形成したポリマー分散液晶型の偏光選択性ホログラム素子を用いて、光源から該ホログラム素子に入射する光の偏光方向（電界の振動方向）を記録媒体トラック方向と略平行に設定したことを特徴としている。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光ヘッド装置において、記録媒体で反射して前記ホログラム素子に入射する戻り光の偏光方向（電界の振動方向）として、ホログラムで回折されたフォーカス検出のための回折光の光軸をホログラム面に射影した方向と略平行に設定したことを特徴としている。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の光ヘッド装置において、前記ホログラム素子は、ホログラムを構成する前記組成物中に更に重合性液晶モノマーを含み、二光束干渉露光後の主にポリマーから成る層の中に液晶骨格部を含有した偏光選択性ホログラム素子を用いていることを特徴としている。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のうちの一つに記載の光ヘッド装置において、前記ホログラム素子としてポリマー分散液晶型の偏光選択性ホログラム素子を用いるとともに、光源として半導体レーザを用い、該半導体レーザの接合方向（活性層の接合方向）を記録媒体のトラック方向と垂直方向に設定し、光源とホログラム素子の間に１／２波長板を設置したことを特徴としている。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の光ヘッドにおいて、前記１／２波長板はホログラム素子と一体化していることを特徴としている。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のうちの一つに記載の光ヘッド装置において、前記光源と光検出器とホログラム素子とが一体化していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１記載の発明によれば、二光束干渉露光により主にポリマーからなる層と非重合性液晶からなる層との周期的な相分離構造を形成したポリマー分散液晶型の偏光選択性ホログラムを用いて光源から該ホログラム素子に入射する光の偏光方向（電界の振動方向）を記録媒体トラック方向と略平行に設定しているので、１μｍ以下の格子ピッチで光源から光記録媒体への往路がホログラム素子では回折せず、光記録媒体に高効率で入射させられるので、記録速度の高速化ができる。
【００１９】
請求項２記載の発明によれば、記録媒体で反射して該ホログラム素子に入射する戻り光の偏光方向（電界の振動方向）を、ホログラムで回折されたフォーカス検出のための回折光の光軸をホログラム面に射影した方向と略平行に設定しているので、片側の＋１次回折効率を８０％以上の高効率にでき、光検出器における受光量を多くできる。
【００２０】
これにより、検出信号のＳ／Ｎ比を高くできて再生速度の高速化がはかれる。また１μｍ以下のピッチが可能なので、ホログラム素子と光検出器の距離を小さくでき、光ヘッドの小型化が可能となる。
【００２１】
請求項３記載の発明によれば、ホログラムを構成する前記組成物中に更に重合性液晶モノマーを含み、二光束干渉露光後の主にポリマーから成る層の中に液晶骨格部を含有した偏光選択性ホログラム素子を用いているので、二光束干渉露光が実行されると非重合性液晶部全体の配向性が高まるのを利用して非重合性液晶部の複屈折性が増加し、回折の偏光選択性を大きくすることが可能となる。  
また、ポリマー壁と非重合性液晶分子との相互作用が強いので、非重合性液晶部は比較的高温領域まで液晶相を保つことができ、偏光選択性ホログラム素子の使用温度範囲を広げることが可能となる。
【００２２】
請求項４記載の発明によれば、光源として半導体レーザを用い、該半導体レーザの接合方向（活性層の接合方向）を記録媒体のトラック方向と垂直方向に設定し、光源とホログラム素子の間に１／２波長板を設置しているので、高密度の光ディスクに対して、記録マークの読取り分解能の向上による再生ジッタの低減と、光源から光記録媒体への往路の光利用効率の向上を両立でき、低ジッタで高速記録が可能な光ヘッドを提供することが可能となる。
【００２３】
請求項５記載の発明によれば、光源とホログラム素子の間に配置する１／２波長板をホログラム素子と一体化することにより、部品点数の削減、１／２波長板ホルダー部材の省略による簡易化、低コスト化が可能となる。
【００２４】
請求項６記載の発明によれば、光源と光検出器およびホログラム素子を一体化することにより、光ヘッドの小型化、光ヘッド組付け調整の簡易化、また一体化により温度変化、経時による特性の変化を抑えることができ、安定な光ヘッドを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面に示す実施例により本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例】
【００２６】
図１は、請求項１記載の発明に係る実施例である光ヘッド装置に用いられる液晶材料を使用した偏光選択性ホログラム素子を示しており、以下に、該素子の作成方法について説明する。  
図１において偏光選択性ホログラム１００は、非重合性液晶分子１０２と重合性モノマー１０３あるいはプレポリマーとを図示しない光重合開始剤とを均一に混合した組成物で構成され、この組成物が二枚の透明基板１０１，１０１’間に挟み込まれている。  
組成物の厚みは基板間隔を制御する図示しないスペーサー部材によって制御できる。この組成物は感光性を有するため、素子作製工程において感度を有する波長域の光を遮断した環境下で取り扱うことが好ましい。
【００２７】
非重合性液晶１０２としては、屈折率異方性を有する液晶ならば一般的なものを使用できる。  
液晶材料を選択する時は、あるオーダーパラメーターの配向状態において、重合性モノマー１０３あるいはプレポリマーの硬化層の屈折率と等しい屈折率となる液晶材料を選択してもよく、また、液晶材料を選択してから、その液晶のあるオーダーパラメーターの配向状態での屈折率と同じ屈折率になるように重合性モノマーあるいはプレポリマーを選択してもよい。  
また重合性モノマー１０３またはそのプレポリマーとしては、重合による硬化収縮が大きいものを用いることが好ましい。
【００２８】
光重合開始剤としては、公知の材料を用いることができ、光重合開始剤の添加量が少なすぎる場合にはポリマーと液晶の相分離が起こり難くなり、必要な露光時間が長くなってしまう。逆に、光重合開始剤が多すぎる場合にはポリマーと液晶の相分離が不十分な状態で硬化してしまうため、ポリマー中に多くの液晶分子が取り込まれ、偏光選択性が小さくなるという問題がある。
【００２９】
スペーサー部材としては、液晶表示装置に用いられるような球形スペーサー、ファイバースペーサー、フィルムなどを用いることが可能である。また、フォトリソグラフィーとエッチングあるいは成型技術などによって基板表面に突起形状を加工しても良い。スペーサー部材はホログラムの有効領域外に形成することが好ましい。スペーサー部材の高さは数μｍから数十μｍ範囲が好ましく、回折光の波長とポリマー部と液晶部の屈折率差に応じて所望のホログラム層厚みとなるように適宜設定される。  
透明基板１０１，１０１’としては、液晶表示装置に用いられるようなガラス、プラスチックなどを用いることができる。
【００３０】
次に相分離によるホログラム形成過程について図２，３を用いて説明する。  
図２において図示しない所望の波長のレーザー光源による二光束干渉露光系を用いて、組成物中に露光を行うと、図３に示すように干渉縞の明部において重合性モノマー（便宜上、黒塗り三角形で示す）あるいはプレポリマーの光重合反応が始まる。この時、硬化収縮が起こって密度差が生じ、隣接する重合性モノマーあるいはプレポリマーが明部に移動し更に重合が進行する。それと同時に明部に存在していた非重合性液晶（便宜上、楕円で示す）が暗部に向かって追い出されることで相分離が起こる。このとき液晶分子が移動して行く際にモノマーやポリマー鎖との相互作用で液晶分子長軸を移動方向に配向させようとする力が働くと考えられる。すなわち、相分離過程において干渉縞の間隔方向に液晶分子を配向させようとする力が働くと考えられる。
【００３１】
最終的には図４に示すように、干渉縞の明暗のピッチに対応してポリマー層と非重合性液晶層の周期構造が形成され、液晶層部の配向ベクトルが干渉縞の間隔方向を向いた状態が得られると考えられる。この干渉露光および相分離過程において、試料を適当な温度に加熱保持しておくことが好ましい。  
温度によって相分離の速度が変化し、液晶分子の配向性に影響を及ぼすと考えられる。最適な加熱温度は使用する材料によって異なるが４０℃から１００℃程度が好ましい。
【００３２】
本実施例では、液晶部全体の常光屈折率ｎｏとポリマー部の屈折率ｎｐがほぼ一致するように液晶の種類とポリマーの種類の組合せを適宜設定することで、ｓ偏光の入射光に対しては液晶部全体の常光屈折率ｎｏとポリマー部の屈折率ｎｐの差を感じないため回折せず、ｐ偏光の入射光に対しては液晶部全体の異常光屈折率ｎｅとポリマー部の屈折差を感じて回折するような偏光選択性ホログラムが得られる。ここで、体積ホログラムの回折効率は屈折率変調量Δｎと厚みｄの積Δｎ・ｄに依存するので、屈折率差Δｎを大きくできるとホログラムの厚みｄを薄くできる。  
体積ホログラムの厚みを薄くすると回折効率の角度依存性が小さくなり、入射角変動に対する光利用効率低下が改善する。  
したがって、図４に示すように、偏光選択性が大きく入射角度依存性が比較的少ない高効率な偏光選択性ホログラムが得られる。
【００３３】
図２乃至図４において説明した液晶分子を含む記録材料に干渉記録したホログラム素子は、図５に示す構成の光ヘッドに用いられる。  
図５は、光ヘッドの光源である半導体レーザ（便宜上、図１５に示した符号８を用いる）ＬＤ，光検出器（便宜上、図１５で示した符号９を用いる）ＰＤ，ホログラム素子１００の部分を拡大したものである。よって図８ではコリメートレンズ、対物レンズ、光記録媒体等は図示省略してある。  
半導体レーザ８からの出射発散光中に図２乃至図４において説明した液晶分子を含む記録材料１３に干渉露光したホログラム素子１００が配置されている。  
ホログラム素子１００は光記録媒体で反射した戻り光がホログラム素子１００で回折され光検出器９で受光されるとき、回折光中でフォーカス信号を検出するための回折光の光軸が図５中のｙ−ｚ面内に設定されている。  
このとき情報を記録再生する光記録媒体の情報を記録するトラックの方向は図５において紙面と垂直な方向である。
【００３４】
請求項１記載の発明に係る実施例における特徴は、図２乃至図４において説明した液晶分子を含む記録材料に干渉露光で作成したホログラム素子に対し光源側８から入射する光の偏光方向（電場の振動方向）はトラック方向と平行に設定することを特徴とする。
【００３５】
光源８側から入射する光の偏光方向を光記録媒体のトラック方向と平行に設定することにより、図２乃至４において説明した液晶分子を含む記録材料に干渉露光で作成したホログラム素子１００に対し光源８から光記録媒体へ向かう往路光に対して、ホログラム素子１００は液晶部全体の常光屈折率ｎｏとポリマー部の屈折率ｎｐの差を感じないため回折せず、ほとんど透過するのでホログラム素子における光のロスが起こらないようにできる。
【００３６】
図６は、図２乃至図４において説明した液晶分子を含む記録材料に干渉露光で作成したホログラム素子１００を適用した光ヘッドの全体構成を示している。  
同図においてホログラム素子１００は、コリメートレンズ（便宜上、図１５において示した符号１０を用いる）と対物レンズ（便宜上、図１５で示した符号１２を用いる）との間の平行光中に配置されている。  
この場合も光源８からのホログラム素子１００への入射光の偏光方向を光記録媒体１３のトラック方向と平行にすることにより、ホログラム素子１００は液晶部全体の常光屈折率ｎｏとポリマー部の屈折率ｎｐの差を感じないため回折せず、ほとんど透過するのでホログラム素子における光のロスが起こらないようにできる。
【００３７】
次に請求項２記載の発明に係る実施例について説明する。
【００３８】
図７は、左側にホログラム領域の平面図を示し、右側にはホログラムからの回折光とそれを受光する光検出器の分割された検出領域パターンを示している。  
図７においてはフォーカス信号検出法としてナイフエッジ法を用いる場合であり、光記録媒体で反射された戻り光は紙面手前方向からホログラム領域に入射し、ホログラム領域Ａからはフォーカス信号検出用の回折光が光検出器の領域ＰＤ１−１とＰＤ１−２の分割線上に集光する。  
トラッキング信号検出用の回折光はホログラム領域Ｂからの回折光が検出領域ＰＤ２に集光するのとホログラム領域Ｃからの回折光が検出領域ＰＤ３に集光する。フォーカス信号Ｆは、
Ｆ＝［ＰＤ１−１］−［ＰＤ１−２］
から生成し、トラッキング信号Ｔは
Ｔ＝  ＰＤ２−ＰＤ３  から生成する。
【００３９】
請求項２記載の発明に係る実施例は、光記録媒体からの反射戻り光が図２乃至４において説明した液晶分子を含む記録材料に干渉露光で作成したホログラム素子１００に入射するとき、戻り光偏光方向をフォーカス検出のための回折光の光軸のホログラム面に射影した方向と略平行にすることを特徴としている。
【００４０】
これにより、液晶部全体の異常光屈折率ｎｅとポリマー部の屈折差を生じて強く回折する。このように、液晶分子を含む記録材料の膜厚を最適化することにより、片方の＋１次回折効率を８０％以上の高効率で回折させることができる。
【００４１】
本発明者は、この特徴に基づき、ホログラムの＋１次回折効率に関して実験をしたところ、図１４に示す結果を得た。  
図１４は、ホログラムの＋１次回折効率の様子を示す図であり、横軸がホログラム内の位置、縦軸が＋１次回折効率を示している。
【００４２】
図１４からも明らかなように、従来の矩形形状回折格子による＋１次回折効率は曲線Ｓ２に対し、本実施例での液晶分子を含む記録材料に干渉露光で作成したホログラム素子の＋１次回折効率は曲線Ｓ１で示すように、従来方法の２倍以上の回折効率をもつホログラム素子が実現している。  
また、光記録媒体（便宜上、図１５において示した符号１３が用いられている図６参照）からの戻り光の偏光方向をフォーカス検出のための回折光の光軸のホログラム面に射影した方向と略平行にするにはホログラム素子と対物レンズの間に１／４波長板を配置することにより実現できる。
【００４３】
図８は別のフォーカス検出法に関する変形例を示しており、ダブルビームサイズ法によるフォーカス検出に適用する場合である。  
図８において光記録媒体からの反射戻り光はホログラム素子で２つの回折光に分かれて回折される。図において戻り光の左半分は光検出器手前で集光するようなビームとして回折され、戻り光の右半分は光検出機の後方で集光するようなビームとして回折される。すなわち、左半分は前側収束、右半分は後側収束であり、光検出器からのに前側と後側の収束位置の距離は等しい。
【００４４】
図９は、ホログラム素子１００および光検出器９の平面図であり、ホログラムは領域Ｄと領域Ｅに２分割され、領域Ｄからは前側に集光する回折光が発生して光検出器９の検出領域１に入射する。領域Ｅからは後側に集光する回折光が発生して光検出器９の検出領域２に入射する。図９では、領域ＤおよびＥからの回折光の光軸が図の上下にずれて描かれているが、実際は図の上下方向で一致した回折光となっている。図の場合、フォーカス信号Ｆは、
Ｆ＝（１＋３＋５）−（２＋４＋６）で検出され、
トラック信号Ｔは、
Ｔ＝（１＋２＋３）−（４＋５＋６）で検出される。ここでパラメータと示す数字「１」は光検出器９での分割ＰＤ１からの出力を意味している。
【００４５】
請求項２記載の発明に係る実施例は、図９においても光記録媒体からの反射戻り光が図２乃至４において説明した液晶分子を含む記録材料に干渉露光で作成したホログラム素子に入射するとき、戻り光偏光方向をフォーカス検出のための回折光の光軸のホログラム面に射影した方向と略平行にすることを特徴としている。
【００４６】
これにより、液晶部全体の異常光屈折率ｎｅとポリマー部の屈折差を生じて強く回折する。液晶分子を含む記録材料の膜厚を最適化することにより、片方の＋１次回折効率を８０％以上の高効率で回折させることができる。
【００４７】
次に請求項３記載の発明に係る実施例について説明する。  
請求項１記載の発明に係る実施例と同様に、本実施例に用いられるホログラム素子は、図１０に示すように、非重合性液晶分子を含む組成物中に重合性モノマーあるいはプレポリマーの一部として重合性液晶モノマーを混合し、図１０において上側の断面図で示すように、二枚の透明基板間に封入されて構成されている。  
重合性液晶モノマーとしては、単官能の液晶アクリレートモノマー、液晶メタアクリレートモノマー、二官能の液晶ジアクリレートモノマー、液晶ジメタアクリレートモノマーなどが用いられる。これらの材料は、官能基であるアクリロイルオキシ基と液晶骨格の間にメチレン鎖を有していても良い。このような組成物に二光束干渉露光を行うと、ポリマー中にはある程度の液晶性モノマー骨格も取り込まれながら重合されていく。この時、図３と同様に、干渉縞の明部から暗部に非重合性液晶分子が追い出されて行く過程で、重合性液晶モノマーにも相互作用して重合性液晶モノマーの分子長軸を移動方向に配向させようとする力が働くと考えられる。  
このようにして図１０における中段の断面図および下段に示す上面図のように重合性液晶モノマーの分子長軸が比較的配向した状態でポリマー中に固定化される。特に、ポリマー層と非重合性液晶の界面ではポリマー層表面に略垂直方向に液晶骨格長軸が配向した状態で固定化されていると考えられる。従って、非重合性液晶層全体としても液晶分子の配向性が向上して液晶層内の複屈折性が更に向上するため、回折現象の偏光選択性が大きくなる。また、ポリマー層表面に液晶骨格部が固定化されていて非重合性液晶分子との相互作用が強いので、比較的高温まで液晶相を保つことができ、偏光選択性ホログラム素子の使用温度範囲を広げることができる。
【００４８】
以上の重合性液晶を混合したホログラム記録材料に干渉露光して作成したホログラム素子を光ヘッドに適用する場合も、請求項１記載の発明に係る実施例と同様に、光源からホログラム素子に入射する光の偏光方向は光記録媒体のトラック方向と平行にすることにより、ホログラム素子は液晶部全体の常光屈折率ｎｏとポリマー部の屈折率ｎｐの差を感じないため回折せず、ほとんど透過するのでホログラム素子における光のロスが起こらない。
【００４９】
また請求項２記載の発明に係る実施例の場合と同様に、光記録媒体で反射した戻り光がホログラム素子に入射するときの偏光方向を、フォーカス検出のための回折光の光軸のホログラム面に射影した方向と略平行にすることにより、液晶部全体の異常光屈折率ｎｅとポリマー部の屈折差を生じて強く回折する。液晶分子を含む記録材料の膜厚を最適化することにより、片方の＋１次回折効率を８０％以上の高効率で回折させることができる。
【００５０】
次に請求項４記載の発明に係る実施例について説明する。  
本実施例は、図５，６，８において説明したように、液晶分子を含む記録材料に干渉露光で作成したホログラム素子１００を光ヘッドに適用したときの構成を対象として、光源である半導体レーザ８（ＬＤ）の活性層接合方向は光記録媒体のトラック方向（トラック溝方向）と直交させることを特徴としている。
【００５１】
これは、ＬＤ出射光束の活性層接合方向の放射角が接合と垂直な方向の放射角より狭い放射特性を持っている。半導体レーザ８（ＬＤ）の活性層接合方向をトラック方向とは垂直に設定し、出射光束をコリメートレンズで平行光にして対物レンズ１２で光記録媒体に集光すると、集光スポットはトラック方向に小さく、トラックと垂直方向に大きい楕円形状のスポットとなる。
【００５２】
近年の高密度光ディスクでは微細な記録マークの記録、再生分解能を上げて、再生信号のジッタを低減することが要求される。このために光記録媒体面ではトラック方向の集光スポット径が小さいことが必要であり、このことからＬＤの活性層接合方向はトラック方向とは垂直に設定することが望ましい。
【００５３】
以上のことから半導体レーザ８（ＬＤ）の活性層接合方向を光記録媒体１３のトラック方向とは垂直な方向に設定すると、半導体レーザ８（ＬＤ）からの出射光の偏光方向は活性層接合方向と水平になるので、偏光方向はやはりトラック方向と垂直になる。このままの状態では請求項１記載の発明に係る実施例で説明した液晶分子を含む記録材料に干渉露光で作成したホログラム素子に入射する光の偏光方向を図５において説明したように、トラック方向と平行にすることはできないという不具合がある。
【００５４】
そこで本実施例においては、前記不具合を解消するために、図１１に示すように半導体レーザ８（ＬＤ）は、活性層の接合方向を光記録媒体のトラック方向とは垂直にして、半導体レーザ８（ＬＤ）とホログラム素子１００との間に１／２波長板１１０を配置して半導体レーザ８（ＬＤ）出射光の偏光方向が図１１の紙面方向のものを１／２波長板１１０により、偏光方向を変換して光記録媒体トラック方向と平行にしてから液晶分子を含む記録材料に干渉露光で作成したホログラム素子に入射させるようにする。  
この方法により高密度光ディスクの記録再生で望ましいスポット形状と液晶分子を含む記録材料に干渉露光で作成したホログラム素子における往路の非回折、全透過特性の両立が可能となる。
【００５５】
次に請求項５記載の発明に係る実施例について説明する。  
図１２には、図１１に示した構成の一部変形例が示されている。  
ここでは光源である半導体レーザ８（ＬＤ）と液晶分子を含む記録材料に干渉露光で作成したホログラム素子１００の間に配置する１／２波長板１１０をホログラム素子１００と一体化した構成としている。
【００５６】
一体化の方法としては、水晶などの無機波長板をホログラム素子の光源側透明基板に貼付ける方法、あるいはホログラム素子の光源側の透明基板自体を無機１／２波長板１１０で兼用させる方法、さらに別の方法としては有機延伸膜を用いた１／２波長板１１０をホログラム素子１００の光源側透明基板に貼付ける方法、また、光源側透明基板上にＴａ２Ｏ５のような無機物質を基板に対して斜め蒸着して成膜した１／２波長板１１０で実現できる。
【００５７】
次に請求項６記載の発明に係る実施例について説明する。  
図５，６，８，１１，１２に示した構成の光ヘッド装置において、図１３に示すように、光源である８（ＬＤ）、光検出器９および液晶分子を含む記録材料に干渉露光で作成したホログラム素子１００を１つのユニット内に一体化して構成することにより、光ヘッド装置の組立てをおこなう際に光源８、光検出器９、検出光学系が一体化されているので組立て時間が短縮され、調整も簡単になる。この一体化の構成には符号１１０で示すように、図１１，図１２に示した１／２波長板の一体化も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】請求項１記載の発明に係る実施例に用いられるホログラム素子の構成を示す断面模式図である。
【図２】図１に示したホログラム素子を対象とした二光束干渉露光実行時での相分離によるホログラム形成過程を示す図である。
【図３】図２に示した形成工程での干渉縞中の明部と暗部とでの状態を示す図である。
【図４】ホログラム形成工程の最終工程での液晶部内の配向状態を示す図である。
【図５】図２乃至図４に示した液晶部を含むホログラム素子を光ヘッドに設けた場合を示す図である。
【図６】図６に示した光ヘッドを備えた光ヘッド装置の全体構成を示す図である。
【図７】請求項２記載の発明に係る実施例として、図２乃至図４に示した液晶部を含むホログラム素子を用いた場合のフォーカス制御状態を示す図である。
【図８】図７に示したフォーカス制御に関する変形例を示す図である。
【図９】図８に示したフォーカス制御の変形例に用いられるホログラム素子と光検知器とのレイアウト図である。
【図１０】請求項３記載の発明に係る実施例に用いられるホログラム素子の構成および二光束干渉露光時での相分離による液晶部での状態変化を示す図である。
【図１１】請求項４記載の発明に係る実施例による光ヘッド装置の構成を説明するための図である。
【図１２】請求項５記載の発明に係る実施例による光ヘッド装置の構成を説明するための図である。
【図１３】請求項６記載の発明に係る実施例による光ヘッドの構成を説明するための図である。
【図１４】図７に示した請求項２記載の発明に係る実施例による回折効率を説明するための線図である。
【図１５】光ヘッド装置の従来構成を説明するための図である。
【図１６】図１５に示した光ヘッド装置に用いられ偏光回折素子の構成を示す図である。
【図１７】偏光性回折格子の入射角に対する＋１次回折光(片側の回折光)の回折効率特性を説明するための線図である。
【符号の説明】
【００５９】
８  半導体レーザ
９  光検出器
１０  コリメートレンズ
１２  対物レンズ
１３  記録材料
１００  偏光選択性ホログラム素子
１０１，１０１’  透明基板
１０２  非重合性液晶
１０３  重合性モノマー
１１０  １／２波長板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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