(57)【要約】【課題】多層光ディスクの再生時にクロストークを低減する光ヘッド装置を提供する。【解決手段】光源から出射する光を光ディスクの情報記録層で反射し光検出器に導く光ヘッド装置において、光ディスクから光検出器までの光路中に、領域分割されたホログラム素子を設ける。ホログラム素子の領域は回折格子を含み、回折光とする各領域の透過率を設定し、外側から透過率の高い第１の領域、透過率の低い第２の領域、その中間の透過率の第３の領域をとなるようにし、クロストークの原因となる情報記録層と異なる層からの迷光を光検出器で低減させる。【選択図】図３
2009076187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源からの出射光の一部を回折させて１つのメインビームと２つのサブビームを生成する回折素子と、前記光源からの出射光を光ディスクの情報記録面上に集光させる対物レンズと、集光されて光ディスクの情報記録面によって反射された信号光を検出する光検出器とを備える光ヘッド装置であって、
前記光ディスクの前記情報記録面から前記光検出器へ向かう光路中に、反射された前記メインビームと前記２つのサブビームからなる信号光が入射してそれぞれ３つのビームの少なくとも一部を回折する機能を有するホログラム素子が配置され、
前記ホログラム素子は、第１の領域と第２の領域を含み、
前記第２の領域の外縁は、前記第１の領域の外縁と接しない内側にあるかまたは、前記第１の領域の外縁と一部接する内側にあり、
前記第１の領域は前記信号光を回折する回折格子を有し、前記第１の領域に入射する前記信号光を回折する方向に前記光検出器が配置され、前記ホログラム素子に入射して前記光検出器で受光する前記信号光の割合を透過率とし、前記第１の領域に入射する前記信号光の透過率をＴ１、前記第２の領域に入射する前記信号光の透過率をＴ２とするとき、
Ｔ１＞Ｔ２
であり、
前記光源からの出射光が集光された前記情報記録面とは異なる前記光ディスクの面から反射されて前記光検出器に導かれる迷光のうち、少なくとも一部が前記ホログラム素子の前記第２の領域に入射する光ヘッド装置。
【請求項２】
前記第２の領域は、前記光検出器の少なくともサブビーム用の受光エリアに到達する迷光の光線を含む請求項１に記載の光ヘッド装置。
【請求項３】
前記信号光の前記メインビームが前記ホログラム素子に入射する有効領域は、前記第１の領域と前記第２の領域を含み、前記メインビームの光軸が前記第２の領域に含まれる請求項１または請求項２に記載の光ヘッド装置。
【請求項４】
前記ホログラム素子は、前記第１の領域、前記第２の領域および第３の領域からなり、
前記第３の領域は前記信号光の少なくとも一部を回折して前記光検出器に入射させる回折格子を有し、
前記第２の領域の外縁は、前記第３の領域の外縁と接しない内側にあるかまたは、前記第３の領域の外縁と一部接する内側にあり、
前記第３の領域の外縁は、前記第１の領域の外縁と接しない内側にあるかまたは、前記第１の領域の外縁と一部接する内側にあり、
前記第３の領域に入射する前記信号光の透過率は、透過率Ｔ１よりも小さく透過率Ｔ２よりも大きい請求項１〜３いずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項５】
前記第３の領域はｍ個の領域Ｒ１〜Ｒｍ（ｍ≧２の整数）に分割され、
前記領域Ｒｍの外縁は、前記第１の領域の外縁と接しない内側にあるかまたは、前記第１の領域の外縁と一部接する内側にあり、
ｘを２〜ｍの間の整数とするとき領域Ｒｘ−１の外縁は領域Ｒｘの外縁と接しない内側にあるかまたは、前記領域Ｒｘ−１の外縁と一部接する内側にあり、
前記前記第２の領域の外縁は、前記領域Ｒ１の外縁と接しない内側にあるかまたは、前記領域Ｒ１と一部接する内側にあり、
前記領域Ｒ１、領域Ｒ２、…、領域Ｒｍを回折して前記光検出器に入射させる前記信号光の透過率をそれぞれＴｒ１、Ｔｒ２、…、Ｔｒｍとするとき、Ｔ２＜Ｔｒ１＜Ｔｒ２＜…＜Ｔｒｍ＜Ｔ１である請求項４に記載の光ヘッド装置。
【請求項６】
前記第２の領域を出射する前記信号光の進行方向が前記光検出器の方向と異なり、前記透過率Ｔ２が実質的に０となる請求項１〜５いずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項７】
前記ホログラム素子の前記回折格子構造は少なくともブレーズ形状の構造を含む請求項１〜６いずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項８】
前記ホログラム素子の前記回折格子は、屈折率異方性を有する複屈折材料と前記複屈折材料の常光屈折率または異常光屈折率と実質的に等しい屈折率を有する等方性材料とで構成された請求項１〜７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、例えばＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ、ＨＤ−ＤＶＤ等の光記録媒体（以下「光ディスク」という。）、とくに複数層の情報記録層を有する複層光ディスクに対して記録再生を行う必要のある光ヘッド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクには、情報記録層が単層の単層光ディスクと、複数層ある複層光ディスクとがある。例えば２層の記録層を有する２層光ディスクに対して情報の記録再生を行うとき、光ディスクで反射されて光検出器に戻る戻り光は、光源からの出射光を集光させた所望の情報記録層により反射された光（以下、「信号光」という）のみならず、隣接した情報記録層などにより反射された光（以下、「迷光」という）の影響を受ける。複層光ディスクの記録再生を行う光ヘッド装置では、このような異なる記録層から反射された光によるクロストーク成分がサーボ信号に影響を与えないような構成にする必要がある。なお、本明細書では、光ディスクに対する記録若しくは再生、または、記録および再生を総称して「記録再生」と表現する。
【０００３】
図１０に従来の複層光ディスクの記録再生を行う光ヘッド装置における２層光ディスク再生時の光路の模式図を示す。２層光ディスクの光入射面から近い層をＬ１層、遠い層をＬ２層とする。例えば、Ｌ１層を１０２面として再生時に光検出器に受光される光１０６に対し、Ｌ２層を１０１面として反射された光１０４は、その焦点が光１０６より前方に位置する。一方、Ｌ２層を１０２面として再生時に光検出器に受光される光１０６に対し、Ｌ１層を１０３面として反射された光１０５は、その焦点が光１０６より後方に位置する。
【０００４】
Ｌ１層の再生時においてＬ１層（自層）からの信号光は、回折素子の回折により０次透過光、±１次回折光がそれぞれ光検出器の検出面上に集光される。Ｌ１層を基準として、Ｌ２層（他層）より反射された信号光は、ビーム径が大きく光密度は低いものの光検出器の検出面上に迷光となって照射されて、Ｌ１層（自層）からの信号光と光検出器上で干渉を生じる。情報記録層の層間隔や光源波長の変化により光の干渉条件が変化すると、信号強度が変化して読み取り性能が低下する問題を引き起こす。とくに３ビーム法を用いる光ヘッド装置では、信号光のサブビームとなる±１次回折光は光量がメインビームに比べて少ないので、迷光の干渉による影響をより受けやすい。
【０００５】
この対策として、例えば特許文献１に示すような光ヘッド装置が提案されている。これは、図１１に示すようなホログラム素子１１０を光束中に配置し、光ディスクからの戻り光の一部を回折するよう領域１１１回折格子を設けることで、サブビームとなる±１次回折光が光検出器に照射される領域の迷光を取り除くものである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２０３０９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に示された構成では、ホログラム素子１１０の回折格子を有する領域１１１に入射した信号光が直進透過する光（０次光）の光量を回折格子の凹部、凸部の光路長差を調節して略０に近づけることができるが、回折格子の製造バラつき、波長依存性、温度特性などの要因により実際には回折格子の０次光が発生する場合がある。回折格子の０次光が発生すると光検出器に光ディスクの他層などから反射される迷光が照射されてしまい、有効に迷光を取り除くことができない。このため、光検出器上で自層からの光と他層からの光とが干渉し、情報記録層の層間隔や光源波長の変化によって光の干渉条件が変化すると、信号強度が変化して読み取り性能が低下する問題があった。
【０００８】
回折格子を有する領域１１１を直進透過する光の透過率（以下、０次透過効率）が０になるように設定する。このとき、温度変化により回折格子を構成する２つの材料の屈折率差（Δｎ）が変化する場合、回折格子の寸法に誤差が生じる場合の０次透過効率の変化を図１２に示す。例として、屈折率が１．５９と１．５５の光学材料で回折格子を構成し、格子の溝の深さを５μｍ、波長４０５ｎｍの光が入射したときに常温（２５℃）での０次透過効率が０となるように設計する。常温では屈折率差Δｎは０．０４であるが、これらの光学材料によるΔｎが０．００１／℃の割合で変化する場合、８０℃の条件下ではΔｎが０．００５変化するので図１２（ａ）に示すように０次透過効率が３％以上となる。そのため、温度条件により０次透過効率が０ではなくなり、光検出器へ迷光が照射される問題があった。このため、温度によるΔｎの変化が小さい材料の組合せをしなければならず光学材料選択が制限される問題もあった。
【０００９】
また、屈折率が１．４５の光学材料による回折格子と接する媒質が空気（屈折率＝１）であり常温の条件下で、回折格子の溝の深さが０．４５μｍ、波長４０５ｎｍの光が入射したときの０次透過効率が０となるように設計する例を考える。このとき回折格子の溝の深さが５０ｎｍ変化すると図１２（ｂ）に示すように０次透過効率が３％以上となる。そのため、０次透過効率を０とするために回折格子の寸法のばらつきを少なくするような高精度化が要求され、コスト的にも問題があった。
【００１０】
本発明は、従来技術のかかる問題を解決するためになされたものであり、光検出器の少なくとも受光エリア上での迷光成分を十分に除去し、さらに信号強度を低下させることなく複層光ディスクを記録再生することができる光ヘッド装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、光源と、前記光源からの出射光の一部を回折させて１つのメインビームと２つのサブビームを生成する回折素子と、前記光源からの出射光を光ディスクの情報記録面上に集光させる対物レンズと、集光されて光ディスクの情報記録面によって反射された信号光を検出する光検出器とを備える光ヘッド装置であって、前記光ディスクの前記情報記録面から前記光検出器へ向かう光路中に、反射された前記メインビームと前記２つのサブビームからなる信号光が入射してそれぞれ３つのビームの少なくとも一部を回折する機能を有するホログラム素子が配置され、前記ホログラム素子は、第１の領域と第２の領域を含み、前記第２の領域の外縁は、前記第１の領域の外縁と接しない内側にあるかまたは、前記第１の領域の外縁と一部接する内側にあり、前記第１の領域は前記信号光を回折する回折格子を有し、前記第１の領域に入射する前記信号光を回折する方向に前記光検出器が配置され、前記ホログラム素子に入射して前記光検出器で受光する前記信号光の割合を透過率とし、前記第１の領域に入射する前記信号光の透過率をＴ１、前記第２の領域に入射する前記信号光の透過率をＴ２とするとき、
Ｔ１＞Ｔ２
であり、前記光源からの出射光が集光された前記情報記録面とは異なる前記光ディスクの面から反射されて前記光検出器に導かれる迷光のうち、少なくとも一部が前記ホログラム素子の前記第２の領域に入射する光ヘッド装置を提供する。
【００１２】
この構成により、第２の領域を透過する迷光が光検出器に到達する光量を減じるようにできるとともに温度依存性や製造のばらつきなどによる光検出器の迷光の発現を抑制できるので、ノイズとなる迷光による信号光との干渉が低減する機能を付加した光ヘッド装置を提供することができる。この構成は、例えば、メインビームに対してサブビームは光量が小さいので、とくに迷光との干渉による影響を受けやすいサブビームを用いる３ビーム法を用いる光ヘッド装置に対して有用である。３ビーム法により受光する光検出器の受光エリアは図８に示すようにメインビームに対応する受光エリア７１とサブビームに対応する受光エリア７２、７３の構成からなる。以降、光検出器に信号または迷光が導かれる場合は、これらの受光エリアへ導かれるという意味で説明をする。なお、有効領域は、入射する信号光の最大となる光強度に対して１０％以上の光強度となる領域とし、このような有効領域であればホログラム素子に入射する光量の大部分に対して作用できる。
【００１３】
また、前記第２の領域は、前記光検出器の少なくともサブビーム用の受光エリアに到達する迷光の光線を含む上記に記載の光ヘッド装置を提供する。
【００１４】
この構成により、光検出器に入射する迷光が効率よく除去され、とくに信号光のうちメインビームに対して光量の少ないサブビームが迷光の影響を受けやすいので、光検出器でサブビームと迷光との干渉を低減させることができ、トラッキングの精度が高くなり有効である。
【００１５】
また、前記信号光の前記メインビームが前記ホログラム素子に入射する有効領域は、前記第１の領域と前記第２の領域を含み、前記メインビームの光軸が前記第２の領域に含まれる上記に記載の光ヘッド装置を提供する。
【００１６】
この構成により、メインビームに対しても回折によって光検出器へ導かれる迷光との干渉を低減させることができるので、情報の再生品質が向上し好ましい。
【００１７】
また、前記ホログラム素子は、前記第１の領域、前記第２の領域および第３の領域からなり、前記第３の領域は前記信号光の少なくとも一部を回折して前記光検出器に入射させる回折格子を有し、前記第２の領域の外縁は、前記第３の領域の外縁と接しない内側にあるかまたは、前記第３の領域の外縁と一部接する内側にあり、前記第３の領域の外縁は、前記第１の領域の外縁と接しない内側にあるかまたは、前記第１の領域の外縁と一部接する内側にあり、前記第３の領域に入射する前記信号光の透過率は、透過率Ｔ１よりも小さく透過率Ｔ２よりも大きい上記に記載の光ヘッド装置を提供する。
【００１８】
この構成により、光が入射するホログラム素子の平面（＝有効領域）内で、迷光の光軸から遠い第１の領域から、迷光の光軸を含む第２の領域までに第３の領域があることで回折されて光検出器に導かれる光量（透過率）がなめらかに変化する。光検出器に導かれる光束中に透過率の高い領域と低い領域の境界が混在すると光束中に光の強度変調が生じ、この強度変調により光が回り込み回折（以下、強度変調回折）が生じる。しかし、上記のようにホログラム素子平面の透過率分布がなめらかに変化する構成とすることで、透過光の強度変調回折による迷光の回り込み影響を抑制できる。とくにサブビームを受光する光検出器での信号光と迷光によるＳ／Ｎを大きくすることができ、信号光と迷光との干渉が少ない複層光ディスクの再生が可能な光ヘッド装置を提供することができる。
【００１９】
また、前記第３の領域はｍ個の領域Ｒ１〜Ｒｍ（ｍ≧２の整数）に分割され、前記領域Ｒｍの外縁は、前記第１の領域の外縁と接しない内側にあるかまたは、前記第１の領域の外縁と一部接する内側にあり、ｘを２〜ｍの間の整数とするとき領域Ｒｘ−１の外縁は領域Ｒｘの外縁と接しない内側にあるかまたは、前記領域Ｒｘ−１の外縁と一部接する内側にあり、前記第２の領域の外縁は、前記領域Ｒ１の外縁と接しない内側にあるかまたは、前記領域Ｒ１と一部接する内側にあり、前記領域Ｒ１、領域Ｒ２、…、領域Ｒｍを回折して前記光検出器に入射させる前記信号光の透過率をそれぞれＴｒ１、Ｔｒ２、…、Ｔｒｍとするとき、Ｔ２＜Ｔｒ１＜Ｔｒ２＜…＜Ｔｒｍ＜Ｔ１である上記に記載の光ヘッド装置を提供する。
【００２０】
この構成により、第１の領域から第２の領域までの光を光検出器に回折して導く光量の分布（透過率分布）がさらになめらかに変化するため、ホログラム素子を出射する光の強度変調回折をさらに抑制することができる。とくに光検出器のうちサブビームを受光する受光エリアへの迷光の信号光と迷光によるＳ／Ｎをさらに大きくすることができ、信号光と迷光との干渉がさらに少ない複層光ディスクの記録再生が可能な光ヘッド装置を提供することができる。以上のような構成により、透過率の低い第２の領域の面積を大きくせずに光検出器に到達する迷光の抑制が可能なので、信号強度を大きく低下させることなく複層光ディスクの再生が可能となる。
【００２１】
また、前記第２の領域を出射する前記信号光の進行方向が前記光検出器の方向と異なり、前記透過率Ｔ２が実質的に０となる上記に記載の光ヘッド装置を提供する。
【００２２】
この構成により、第１の領域および第３の領域を光検出器へ向かって出射する戻り光の進行方向と、第２の領域を出射する戻り光の進行方向とを分離することで、光検出器に導かれる迷光を低減する光ヘッド装置を実現することができ、光検出器において信号光と迷光との干渉であるクロストーク現象を大きく低減することができる。
【００２３】
また、前記ホログラム素子の前記回折格子構造は少なくともブレーズ形状の構造を含む上記に記載の光ヘッド装置を提供する。
【００２４】
この構成により、１つの回折方向にのみ強い光量で回折させることができるので光利用効率を向上させることができる。
【００２５】
また、前記ホログラム素子の前記回折格子は、屈折率異方性を有する複屈折材料と前記複屈折材料の常光屈折率または異常光屈折率と実質的に等しい屈折率を有する等方性材料とで構成された上記に記載の光ヘッド装置を提供する。
【００２６】
この構成により、ホログラム素子を光ヘッド装置の光源から光ディスクまでの光路（以下、「往路」という）、光ディスクから光検出器までの光路（以下、「復路」という）が共通する光路中に配置しても、往路の光をほぼ１００％透過させ、復路の光（＝戻り光）を回折して光量調整することができるので往路の光を効率よく光ディスクに導くことができる。また、ホログラム素子の配置の自由度も高くなる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、光検出器上での迷光成分を十分に除去し、さらに信号強度を大きく低下させることなく複層光ディスクを再生することができるという効果を有する光ヘッド装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
（第１の実施の態様）
図１は、本発明のホログラム素子に係る光ヘッド装置１０の概念的な構成を示す図である。光ヘッド装置１０は、所定の波長の光を出射する光源１１と、光源１１が出射した光の一部を回折させて１つのメインビームと２つのサブビームの３つのビームを生成する回折素子１２と、入射した光を平行光に変換するコリメータレンズ１４ａと、コリメータレンズ１４ａを出射した上記３つのビームを光ディスク１６の方向に透過させるとともに、光ディスク１６の情報記録面１６ａにより反射された３つのビームの信号光を偏向分離して光検出器１７に導くビームスプリッタ１３と、上記３つのビームを光ディスク１６の情報記録面１６ａに集光する対物レンズ１５と、上記３つのビームの信号光を光検出器１７に集光するコリメータレンズ１４ｂ、上記３つのビームの信号光を検出する光検出器１７、および、ホログラム素子１８ａあるいは１８ｂとを備える。なお、光ヘッド装置は、直線偏光を円偏光、円偏光を直線偏光に変換する図示しない１／４波長板をホログラム素子１８ａと対物レンズ１５との間の光路中に備えてもよい。
【００２９】
本発明のホログラム素子は、往路と復路が同じ光路となる位置や、往路と復路の光路が異なる復路光路中に配置する。図１では、ホログラム素子１８ｂは復路のみの光路中に配置し、ホログラム素子１８ａは往路／復路共通の光路中に配置する例である。ホログラム素子は、２つの光路に配置する構成に限らず、いずれか一方の光路にのみ配置してもよい。
【００３０】
光検出器１７において、光ディスク１６の情報記録面１６ａに記録された情報の読み取り信号、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号が検出される。なお、光ヘッド装置１０は、上記のフォーカスエラー信号に基づいてレンズを光軸方向に制御する図示しないフォーカスサーボと、上記のトラッキングエラー信号に基づいてレンズを光軸にほぼ垂直な方向に制御する図示しないトラッキングサーボとを備える。
【００３１】
光検出器１７には、１つのメインビームと２つのサブビームとを受光するための３つの受光エリアがセットになって具備されている。３ビーム法において各受光エリアは、通常は、さらに複数の領域に分割されておりトラッキング信号などを検知するプッシュプル方式をとる構成を有する。また、光検出器は、受光エリアが信号光と迷光とが大きく重なって到達する部分を不感帯として、光の検出領域と切り離すことによって受光エリア上で干渉する領域を小さくする機能を有するものを用いることもできる。
【００３２】
光源１１は、例えば６５０ｎｍ波長帯の直線偏光の発散光を出射する半導体レーザで構成される。なお、本発明で用いられる光源１１は、６５０ｎｍ波長帯の光に限定されず、例えば４００ｎｍ波長帯の光や７８０ｎｍ波長帯の光、その他の波長帯の光であってもよい。ここで、４００ｎｍ波長帯、６５０ｎｍ波長帯および７８０ｎｍ波長帯は、それぞれ、３８５ｎｍ〜４３０ｎｍ、６３０ｎｍ〜６９０ｎｍおよび７６０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲とする。
【００３３】
また、光源１１は、２種類または３種類の波長の光を出射する構成としてもよい。かかる構成の光源としては、２個または３個の半導体レーザチップが同一基板上にマウントされた、所謂ハイブリッド型の２波長レーザ光源または３波長レーザ光源や、互いに異なる波長の光を出射する２個または３個の発光点を有するモノリシック型の２波長レーザ光源または３波長レーザ光源でもよい。
【００３４】
図２（ａ）、図２（ｂ）および図２（ｃ）に第１の実施態様にかかるホログラム素子２０ａ、２０ｂおよび２０ｃの平面図を示す。ホログラム素子２０ａは、第１の領域２１ａと第２の領域２２ａからなる。第１の領域は回折格子構造を有し、第１の領域に入射する光ディスクからの信号光は直進方向とは異なる方向に回折され、光検出器に導かれる。第２の領域は、第２の領域へ入射する信号光が、光検出器と異なる方向へ出射される構造を有していればよい。そのため、第２の領域は例えば表面が平坦な透明な等方性材料を用いて入射する信号光を直進透過させてもよい。この場合は、構造が簡単になるので生産性が向上する。また、光検出器とは異なる方向に回折させる回折格子構造を有してもよい。この場合は、光ヘッド装置の構成に合わせることができるので自由度が向上し、また光検出器とは大きく異なる方向に回折させることで光検出器へのノイズを低減させたりする効果が期待できる。
【００３５】
第１の領域、および第２の領域に入射する信号光の光量に対して、信号光が回折され光検出器に入射する光量の割合を透過率とし、それぞれＴ１およびＴ２とすると、Ｔ１＞Ｔ２の関係になればよい。なお、第１の領域および第２の領域の透過率Ｔ１およびＴ２はそれぞれ実質的に均一となるようにする。第２の領域に入射する信号光は上記のように直進方向または光検出器とは異なる回折方向に出射させる機能を有したり、それとは別に光を反射、吸収する機能を有したりして光検出器に入射する光を減じる機能を有する構造にしてもよい。また、ホログラム素子に信号光が入射する領域となる有効領域のうち第１の領域の面積の割合が多いほど光量を有効に光検出器に導くことができる。有効領域のうち第１の領域の面積の割合が少なくなると光検出器へ到達する光量が減るためＳ／Ｎが低下してしまうので、有効領域のうち７０％以上の面積を第１の領域が占める設計とすることが好ましい。
【００３６】
また、ホログラム素子の第２の領域を直進透過または上記光検出器の方向とは異なる方向に回折されたメインビームおよびサブビームを異なる配置とする別の光検出器で受光するように構成してもよい。この場合、１つの光検出器で受光させる場合に比べて信号光の光利用効率を上げることができる。
【００３７】
このように、第１の領域に入射する光ディスクからの信号光を、第２の領域に入射する信号光が第２の領域を透過する方向とは異なる方向へ回折させて光検出器に導くことで、第２の領域を構成する材料・構造等の製造バラつき、波長依存性、温度特性に依存することなく迷光を低減させることができるので、信号光と迷光との干渉を抑制することができる。
【００３８】
図２（ａ）に示すホログラム素子２０ａは、ホログラム素子の外枠を含む第１の領域２１ａと、第１の領域２１ａの外縁の内側にある第２の領域２２ａに分割されるが、このような領域に分割しているとは限らない。例えば、図２（ｂ）に示すように２分割された第１の領域２１ｂの間に第２の領域２２ｂが挟まれた形状、すなわち第２の領域２２ｂの最も外側にある外縁の一部が、第１の領域２１ｂの外縁に接していてもよい。図２（ｂ）のように第２の領域２２ｂの外縁が第１の領域２１ｂの外縁の連続しない２箇所に接して、第１の領域が２つに分離される場合も、その２つを合わせて第１の領域２１ｂとし、第１の領域の外縁は一義的に決定するものとする。図２（ｃ）のような例でも第１の領域２１ｃは２つを合わせたものであり、第１の領域の外縁は第２の領域２２ｃの一部の外縁も含む太線として一義的に決定されるものとする。
【００３９】
（第２の実施の態様）
図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）および図３（ｄ）に、第２の実施態様におけるホログラム素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃおよび３０ｄそれぞれの平面模式図を示す。ホログラム素子３０ａは、ホログラム素子の外枠を含む第１の領域３１ａと、第１の領域３１ａの外縁の内側にある第３の領域３３ａ、第３の領域の外縁の内側にある第２の領域３２ａに分割される。ここで、外縁とは領域を構成するもっとも外にある境界線のことである。第２の領域の外縁は必ずしも第３の領域の外縁より内側でなくともよく、図３（ｂ）および図３（ｃ）のように一部これらの外縁が接していてもよい。また、例えば図３（ｂ）のように第２の領域３２ｂの外縁が第３の領域３３ｂの外縁の連続しない２箇所に接して、第３の領域が２つに分離される場合も、その２つを合わせて第３の領域３３ｂとし、第３の領域の外縁は一義的に決定するものとする。図３（ｃ）においては第２の領域３２ｃと第３の領域３３ｃが、第１の領域３１ｃの外縁の２箇所に接していても同様に外縁は一義的に決定するものとする。図３（ｄ）のような例でも第１の領域３１ｄは２つを合わせたものであり、第１の領域の外縁は、第２の領域３２ｄの一部の外縁および第３の領域３３ｄの一部の外縁も含む太線として一義的に決定されるものとする。
【００４０】
第１の領域、第２の領域および第３の領域に入射する信号光の光量の割合に対して、それぞれの領域で回折され光検出器に入射する信号光の光量の割合を透過率とし、それぞれＴ１、Ｔ２およびＴ３とすると、
Ｔ１＞Ｔ３＞Ｔ２
の関係に設定する。なお、第１の領域の透過率Ｔ１および第２の領域の透過率Ｔ２はそれぞれ実質的に均一となるようにする。各領域の透過率は、光の吸収、反射、回折などの特性を利用するかまたは、それらの特性の組み合わせを利用することで調整ができる。また、Ｔ２＝０にするように設定すると光検出器に迷光が入射されず好ましい。また、ホログラム素子の構成として第１の実施態様と同様の理由でＳ／Ｎを大きくさせるため、有効領域のうち７０％以上の面積を第１の領域が占めるような設計とすることが好ましい。なお、後述するように第３の領域内で透過率の分布がある場合には、第３の領域内の平均透過率をＴ３とする。
【００４１】
ホログラム素子の平面において透過率は、第１の領域から第３の領域、そして第２の領域の方向に対してガウス分布のようになめらかに変化をしていると強度変調回折が抑制され、信号光と迷光によるＳ／Ｎを大きくすることができるので好ましい。第２の実施態様では第３の領域が実質的に均一な透過率の構成としているが、ガウス分布のような連続的な透過率変化を有する構成であるとより好ましい。また、第３の領域の透過率が実質的に均一であってもガウス分布に近似させた透過率であれば強度変調回折を抑制できる。図４（ａ）に第２の実施態様の構成による透過率変化のグラフを示す。Ｘ軸は第１の領域と第３の領域の境界を原点（Ｘ＝０）として第２の領域へ直線で向かう任意の距離を表し、Ｙ軸はＴ１を正規化（＝１）したときの第３の領域の透過率分布を表すものである。実線はガウス分布、点線はＴ２／Ｔ１＝０のときのＴ３／Ｔ１のガウス近似分布、一点鎖線はＴ２／Ｔ１＝０．１のときのＴ３／Ｔ１のガウス近似分布、を表す。この近似は、ガウス分布を平均化して計算したものである。この構成のときに、
Ｔ２／Ｔ１≦０．１
であるとき、
０．３≦Ｔ３／Ｔ１≦０．７
の範囲で設計されていると、ガウス分布に近似させることができるので、好ましく、
０．４≦Ｔ３／Ｔ１≦０．６
の範囲であるとより好ましい。
【００４２】
透過率の値としては、例えば、Ｔ１が８０％以上となるように設計することで、信号光を効率よく光検出器に導くことができるので好ましく、９０％以上であるとより好ましい。また、第２の領域の透過率Ｔ２は０に近づけることで光検出器に到達する迷光をより低下させることができるので好ましい。また、第３の領域の幅となる第２の領域の外縁と第３の領域の外縁との距離が短いと透過率変化が急峻となり迷光除去の効果が小さくなる。レンズや受光エリアの形状などに合わせるとともに、第１の領域に入射する信号光の割合が多くなるように、第３の領域の幅および面積を決定する。
【００４３】
このように、低いＴ２、好ましくはＴ２＝０である第２の領域と高いＴ１である第１の領域との間にこれらの中間程度となる透過率の第３の領域を設けることで、領域界面での透過率変化を低減できるため、ホログラム素子の透過率分布により生じる入射光の強度変調回折を抑制できる。これより、とくにサブビームを受光する光検出器への迷光の回り込みを低減できるので、信号光と迷光との干渉を抑制でき、好ましい。
【００４４】
次に、ホログラム素子の配置について説明する。図５に第２の実施形態であるホログラム素子３４をコリメートレンズ１４ｂと光検出器１７との間の光路中に配置したときの光の状態の断面模式図を示す。図５（ａ）、図５（ｂ）は、それぞれ光検出器上に集光しない迷光の状態、図５（ｃ）は、信号光の集光状態である。偏光素子３４は、３つの分離した第２の領域３５ａ、３５ｂを有する。なお、各第２の領域の周りには図示しない第３の領域がそれぞれあるものとする。３５ａは後述するようにサブビーム用の第２の領域であり、３５ｂはメインビーム用の第２の領域である。また、光検出器１７はサブビーム用の受光エリア１７ａとメインビーム用の受光エリア１７ｂを有する。なお、図５の模式図は迷光を低減させる様子を示すため、ホログラム素子を回折して出射して光検出器１７に到達する光のみを示したが、ホログラム素子の機能として異なる回折角で出射される光または直進透過する光があってもよい。
【００４５】
まず、光検出器１７上で焦点を結ばない迷光について説明する。図５（ａ）において、ホログラム素子３４で回折し光検出器の後ろに焦点を有する迷光３６ａは、光路中で大きく集光されずに光検出器１７に到達する。このとき、第２の領域３５ａの中心を通る迷光の光線３７ａを一点鎖線で示す。この光線３７ａは、受光エリア１７ａの中心に導かれるようにするとよい。また、図５（ｂ）において光検出器の手前に焦点を有する迷光３６ｂは、光の幅が広がって光検出器１７に到達する。このとき、第２の領域３５ａの中心を通る迷光の光線３６ｂを一点鎖線で示すが、同じように受光エリア１７ａの中心に導かれるようにするとよい。なお、メインビーム用に第２の領域３５ｂを設ける場合、第２の領域３５ｂはメインビームの光軸を含みメインビーム用の受光エリア１７ｂに集光されるようにするとよく、第２の領域３５ｂの中心と受光エリア１７ｂの中心に光軸が合うようにするとさらによい。
【００４６】
このようにホログラム素子の第２の領域を通る迷光がサブビーム用の受光エリア１７ａに導かれるようにすることで、受光エリアに到達する迷光が低減されて到達し、さらに第３の領域を有することで効果的に迷光が低減できる。なお、迷光は光記録媒体によるメインビームおよびサブビームの反射によってそれぞれ生成されるが、光検出器上では集光されず、さらに、サブビームの迷光はメインビームの迷光の光量に比べて強度が弱いので、迷光は概ねメインビームによる反射光として考えることができる。また、受光エリアと第２の領域の形状は、外縁が相似した形になっていると光利用効率が大きくなり、好ましい。また、図５（ｃ）には、信号光の集光状態を示すが、サブビーム３９ａ、３９ｂはそれぞれサブビーム用の受光エリア１７ａへ、メインビーム３８はメインビーム用の受光エリア１７ｂへ集光して導かれる。なお、ホログラム素子４０を例に説明したが、ホログラム素子３０ａなどであってもよく、この場合も第２の領域が各受光エリアに到達する上記迷光の光線および光軸が含まれるように設置するとよい。
【００４７】
（第３の実施の態様）
図６（ａ）に第３の領域をさらに複数に分割した場合のホログラム素子の模式的平面図の例を示す。図６（ａ）に示すホログラム素子４０は、透過率の高い第１の領域４１と３つの第２の領域４２、４４、４６と、３つの第３の領域４３、４５、４７とに分割されている。また、第３の領域４３、４５、４７は、さらにそれぞれ４３ａ、４３ｂ、４３ｃと４５ａ、４５ｂ、４５ｃと４７ａ、４７ｂ、４７ｃの３つの分割領域で構成されている。第３の領域の分割数は、３に限らず２または４以上であってもよく、第１の領域と第２の領域の透過率の間で連続して変化する分布を有してもよい。
【００４８】
本実施の態様は、図示しないメインビームの受光エリアとメインビームの光軸と第２の領域４４とを一致させ、さらに、図示しないサブビームの受光エリアの中心に到達する迷光の光線が第２の領域４２、４６を通るようにホログラム素子４０を配置した。また、本実施の態様は、第２の領域および第３の領域が同心円状に分布している領域構成に限らず多角形や任意の曲線を含む形状でもよく、各領域の外縁が別の領域の外縁に接する部分があってもよい。第３の実施の態様は、とくに迷光によるクロストークの影響を受けやすい２つのサブビームに対してのみ作用させるホログラム素子の構成であってもよい。メインビームの光軸および上記迷光の光線は第２の領域内にあるのが好ましく、第２の領域の中心点、例えば円形であればその中心にあり、それぞれの各受光エリアの中心を結ぶようにするとより好ましい。
【００４９】
図６（ａ）において第１の領域４１の透過率をＴ１、第２の領域４２、４４、４６の透過率をＴ２とする。また、第３の領域のうち４３ａ、４５ａ、４７ａの透過率をＴｒ１、領域４３ｂ、４５ｂ、４７ｂの透過率をＴｒ２、領域４３ｃ、４５ｃ、４７ｃの透過率をＴｒ３とする。このとき、の各透過率の関係を
Ｔ１＞Ｔｒ３＞Ｔｒ２＞Ｔｒ１＞Ｔ２
と設定すると、第２の領域を中心に外側の領域に向けて透過率が段階的に大きくなり、領域の境界における迷光の強度変調回折を抑制できるので好ましい。なお、ここでは３つの第３の領域の分割した領域をそれぞれの透過率を同じとしたが、それぞれの第３の領域で上記の不等式を満足していればそれぞれ異なっていてもよい。
【００５０】
次に第３の領域を複数に分割したとき、透過率の異なる領域間での透過率差の値を設定する方法ついて説明する。例として、ホログラム素子５０が図６（ｂ）に示すような領域に分割されており、第３の領域５３は領域５３ａ、領域５３ｂに分割されかつ、これらの領域の幅はｄが等しいものとする。図４（ｂ）に、第３の領域を２つの領域に分割したときの透過率変化のグラフを示す。Ｘ軸は、第１の領域５１と領域５３ｂとの境界を原点（Ｘ＝０）とし、第２の領域５２と領域５３ａとの境界へ直線で向かう任意の距離を表し、Ｙ軸はＴ１を正規化（＝１）したときの第３の領域の透過率分布を表すものである。実線はガウス分布、点線はＴ２／Ｔ１＝０のときの正規化した第３の領域のガウス近似分布、一点鎖線はＴ２／Ｔ１＝０．１のときの正規化した第３の領域のガウス近似分布、を表す。この近似は、ガウス分布を平均化して計算したものである。この構成のときに、
Ｔ２／Ｔ１≦０．１
であるとき、透過率の異なる領域間での正規化された透過率差の最大値は（Ｔｒ２−Ｔｒ１）／Ｔ１の０．６である。したがって、１つの境界を隔てて透過率が異なる領域の正規化された透過率差を０より大きく０．７以下にすることが好ましく、０より大きく０．６以下であればより好ましい。また、第３の領域を透過率が段階的に変化するように３以上の領域に分割すると、分割数が増加するにつれてこの正規化された透過率差は０．６よりも小さくでき、よりガウス分布の変化に近づく。
【００５１】
透過率の値としては、例えば、Ｔ１が８０％以上となるように設計することで、信号光を効率よく光検出器に導くことができるので好ましく、９０％以上であるとより好ましい。また、第２の領域の透過率Ｔ２は０に近づけることで光検出器に到達する迷光をより低下させることができるので好ましい。
【００５２】
次に、ホログラム素子を作用させる具体的な構成について説明する。図７（ａ）に、回折作用を有する領域により形成されるホログラム素子６０の断面模式図を示す。なお、図７（ａ）は、図６（ａ）の模式的平面図のＸ−Ｘ‘に示すような第２の領域の中心点を通る直線上を切断する断面模式図である。ここで各領域は、断面が周期的な凹凸による回折格子構造を有する。この場合、第１の領域６１、第２の領域６２および第３の領域６３を構成する３つの分割領域６３ａ、６３ｂ、６３ｃは、それぞれ段階的に回折作用により回折され１次回折光が光検出器に導く光の透過率が、異なる構造の回折格子により構成される。ここでは、光検出器に導く回折光の次数は１次を用いているが、これに限らず２次光、３次光などより高次の回折光や−１次光などマイナスの次数のいずれかの回折光、または回折光の組み合わせて用いてもよい。透過率は上述のように第２の領域６２がもっとも低い透過率Ｔ２で、ホログラム素子の平面において第２の領域から第１の領域へ向かって外側ほど高い透過率となるように設計する。とくに第２の領域の透過率Ｔ２＝０であると好ましい。
【００５３】
各領域の回折格子構造により回折される光の１次回折効率となる透過率は、各領域表面に形成する回折格子構造凹凸の深さ、凹凸の格子材料屈折率、また、格子の凸部と凹部との幅の比（Ｄｕｔｙ比）を変えて調整して実現してもよい。上記のように第２の領域は出射する光を光検出器に到達させない（Ｔ２＝０）構造とすることが好ましく、光の反射、吸収、回折作用を有する構造と組み合わせて透過率の調整をすることができる。この構造は第２の領域のほかに光検出器に透過率を減じて入射させる第３の領域にも適応することができ、形状を調整して光検出器に入射する透過率を調整し、平面的に透過率が段階的に変化する態様となるグラデーションを施すことができる。光の反射作用を有する構造としては高屈折率材料と低屈折率材料を周期的に積層した多層膜、コレステリック液晶材料などが利用できる。第２の領域には、回折作用を有するものとして周期的な凹凸を有する回折格子を利用することができるが、回折格子により回折される光の出射方向が光検出器の方向と大きく異なれば迷光をより減らすことができる。また、回折格子構造は断面形状が矩形に限らず、鋸刃形状（ブレーズ形状）であれば（１次）透過率を高めることができるので好ましい。ブレーズ形状の回折格子とする場合、ブレーズ形状を構成する階段構造の段数を変えることでも透過率の調整ができる。
【００５４】
第２の領域６２は上記のように回折格子構造であって光検出器の方向と異なる方向に回折させる作用を有してもよいが、図７（ａ）において例えば透明基板６７と一体化させて入射する光を回折せずに直進透過させ、光検出器に光が入射しないような構造とすることもできる。この場合、回折格子構造とする必要がなく生産性が向上するので好ましい。
【００５５】
また、図７（ｂ）は、回折格子構造の一例を示す断面模式図である。図７（ａ）では、便宜的に回折格子の界面は直線で示しているが、実際の断面は図７（ｂ）に示すように少なくとも回折作用を発現する第１の領域６１および第３の領域６３は、ホログラム素子を構成する第１の光学材料６５と第１の光学材料の屈折率と異なる第２の光学材料６６の組み合わせとなる。これは、第３の態様に限らず、第１および第２の態様で回折格子構造を有する領域に共通する。第１の光学材料６５、第２の光学材料６６はいずれも等方性材料であっても屈折率異方性を有する複屈折材料であっても、またはそれらの組み合わせでもよく、特定の偏光方向の光に対して屈折率が異なるような構成であればよい。断面形状に関して図７（ｂ）の例では、回折格子構造を断面が階段状の擬似ブレーズ形状としたが、階段形状ではないブレーズ形状や断面がバイナリの凹凸形状であってもよい。ブレーズ形状または擬似ブレーズ形状であれば、例えば、＋１次回折光の回折効率を大きくして光利用効率を高めることができるので好ましい。また、同じブレーズ形状であれば擬似ブレーズ形状は製造が容易であり好ましい。
【００５６】
ホログラム素子を光ヘッド装置１０の１８ａに配置する場合、例えば回折格子形状表面の凹凸構造は、第１の光学材料６５を複屈折材料とし、常光屈折率（ｎｏ）または異常光屈折率（ｎｅ）に実質的に等しい等方性材料からなる第２の光学材料６６で充填平坦化されていると、後述のように往路の光路中では入射する光をほぼ回折させることなく透過し、復路の光路中では上述したホログラム素子の作用をさせることができるので好ましい。また、この構成のホログラム素子は当然ながら１８ｂに配置してもよい。また、充填材としては、アクリル系、エンチオール系、エポキシ系等の材料を用いることができる。充填する材料は等方性材料に限らず、第１の光学材料６５と第２の光学材料がそれぞれ互いの屈折率が異なる複屈折材料であってもｎｏまたはｎｅが一致するように設計されていればよい。さらに、ホログラム素子を復路の光路中となる１８ｂにのみ配置させる場合は、ホログラム素子を構成する材料は屈折率が異なる２種類の等方性材料の組み合わせであってもよい。
【００５７】
上記のような回折格子構造で第１の光学材料６５と第２の光学材料６６との組み合わせが複屈折材料と等方性材料であるホログラム素子４０を図１の光ヘッド装置１０の１８ａの配置とする。このとき、光源１１から出射した光が、直線偏光であって往路の直線偏光の光に対してホログラム素子１８ａ（＝ホログラム素子４０）は全ての領域で高い直進透過効率を示すように配置する。つまり、往路の直線偏光の光が複屈折材料の常光屈折率（ｎｏ）または異常光屈折率（ｎｅ）のいずれかの屈折率と等方性材料の屈折率と一致して屈折率の変化を感じない方向に配置するものである。光ディスク１６に向かう往路の光の偏光を円偏光に変換する１／４波長板（図示せず）をホログラム素子１８ａと対物レンズ１５との間の光路に配置すると、光ディスク１６で反射された復路の光は、再び、図示しない１／４波長板を透過後、往路の直線偏光の光と直交する直線偏光の光となる。このように復路で直線偏光に変換された光がホログラム素子１８ａに入射すると、回折格子構造をなす複屈折材料と等方性材料との境界で屈折率の変化を感じるので、復路の光がホログラム素子１８ａの領域ごとの異なる透過率（＝１次回折効率）により光量を変えて回折する。なお、図１では光ディスク１６から反射された信号光がホログラム素子に入射して直進透過するように図示されているが、便宜的な模式図であり、実際には回折方向に合わせて光学系を設計配置する。また、例えば１８ａの位置に複屈折材料と等方性材料からなるホログラム素子を配置させる場合、光ディスクから反射された復路の光を回折させて光の進行方向を調整できるので、ビームスプリッタ１３を配置せずに光ヘッド装置を実現することもできる。
【００５８】
以上のようなホログラム素子を光ヘッド装置１０の１８ａおよび１８ｂ、またはいずれか一方に配置し、光検出器１７に導かれる光は、図８の平面模式図として示される。ホログラム素子１８ｂを光ヘッド装置１０のビームスプリッタ１３と光検出器１７との間に配置した場合、光源１１から出射される光が回折素子１２で前述のように３つの光になる。光ディスク１６の光情報記録層１６ａから反射される信号光は、ビームスプリッタ１３より反射され、ホログラム素子１８ｂにより光検出器１７に導かれる。光検出器１７には１つのメインビーム７４と２つのサブビーム７５、７６がそれぞれ受光エリア７１、７２、７３へ導かれる。これらの受光エリアは、図８のようにさらに複数の領域に分割されていてもよい。
【００５９】
信号光のうち、例えば図６（ａ）のホログラム素子４０を用いて説明すると、図示しないサブビーム用の受光エリアの中心に到達する迷光の光線を第２の領域４２、４６に合わせ、メインビームの光軸を第２の領域４４に合わせる。とくに光線および光軸は、この場合各領域の中心点に一致していることが好ましい。図６（ａ）のホログラム素子４０に入射し回折して出射した戻り光を光検出器に導く場合、情報記録層１６ａと異なる図示しない層で反射される光は該層で焦点が合わないために光検出器１７では大きく径が広がり、図８に示すような領域７７の迷光が到達する。このとき、ホログラム素子を光路中に配置しない場合、迷光は、受光エリア７１、７２、７３にも到達し、情報記録層１６ａからの信号光と重なり合い干渉が生じる。一方、本発明のホログラム素子を光路中に用いることで、７８に示すように迷光が減じられて到達する領域ができるので、信号光との干渉を低減できる。また、上述のように光検出器に導かれる光として回折光を用いているため従来のようにホログラム素子の透過光（０次回折光）の漏れによる干渉も合わせて低減できる。
【００６０】
このように受光エリアに到達する迷光が低減するように受光エリアの大きさに合わせて第２の領域を設けることで、有効領域のうち第１の領域に入射する光量の割合が増えるため光利用効率が高くなり好ましい。例えば、有効領域のうち７０％以上の面積が第１の領域となるようなホログラム素子の設計および配置とするには、第２の領域はそれぞれ少なくとも有効領域に対して１０％以下の面積となるようにすることが要求される。また、第２の領域の有効領域に対する面積比は、受光エリアや光学系の特性にもよるが、受光エリア７１、７２、７３よりも迷光が減じられて到達する領域７８が大きく、光軸の変動の範囲を考慮して一定の面積比以上を確保する必要があるので、１％以上あると好ましい。
【００６１】
本願発明のホログラム素子は、図８の光検出器のメインビーム用の受光エリア７１とサブビーム用の２つの受光エリア７２、７３への迷光を減少させるように第２の領域と第３の領域を対応させて配置している。また、前述のようにメインビームはサブビームに比べて光量が大きいため迷光の影響を受けにくいので、ホログラム素子は２つのサブビームに対してのみ第２の領域と第３の領域に設けてもよい。また、領域は複数の受光エリアを包絡する形状や、受光エリア形状と相似形であってもよい。
【００６２】
このように第２の領域および第３の領域は、図１のホログラム素子１８ａまたは１８ｂを透過する多層光ディスクの他層からの戻り光である迷光のうち、図７の受光エリア７１、７２、７３に到達する光が減少するような配置にするのが好ましい。また、情報記録層が４層以上ある多層光ディスクの場合、他層としては、自層に対して隣り合う層に対応することが好ましい。これは隣り合う層からの迷光の光密度が光検出器上で高いクロストークによる干渉がとくに問題となるためである。
【００６３】
（実施例１）
波長４０５ｎｍにおけるホログラム素子の各領域の透過率を以下のように設定する。各領域は、ガラス基板上に４０５ｎｍの光に対する常光屈折率（ｎｏ）１．５５、異常光屈折率（ｎｅ）１．６０の高分子液晶材料を成膜し、フォトリソグラフィ、エッチング加工により断面が周期的な擬似ブレーズ構造とする。作製した回折格子形状の凹凸面に高分子液晶の常光屈折率と同程度となる屈折率１．５５の等方性のアクリル系樹脂を充填し、平坦化する。このような構成とすることで高分子液晶の常光方向に偏光する光に対して高い透過率を有し、異常光方向に偏光する光に対しては光を回折する機能を有するホログラム素子となる。
【００６４】
上記のブレーズ形状を調節することにより第１の領域の１次回折効率を約９５％とし、第２の領域に対しては回折格子加工を行わないことにより１次回折効率を０％とする。ここで、ホログラム素子に入射する信号光の有効径を約４ｍｍφ、第２の領域の大きさはφ１ｍｍの円形とした。なお、実施例１のホログラム素子は、第１の領域と第２の領域とで構成される。ここで、光検出器の受光エリアに到達する信号光と迷光との重なりを次の式を用いて評価する。
Ｉ＝∫Ｉ１・Ｉ２ｄＳ
ここで、Ｉ１は信号光の強度、Ｉ２は迷光の強度を示し、Ｉの値が大きいほど信号光と迷光とが重なって受光エリアに到達することを意味する。Ｉの値は素子の全領域で１次回折効率が９５％である場合（第２の領域が無い場合）を１００％とする。つまり、このとき、受光エリアの全ての領域で信号光と迷光とが重なって到達する。本素子を１８の位置に設置したところ、Ｉの値は、７．７％となり、信号光と迷光との重なりが低減される。また、第２の領域に回折格子構造がないために製造ばらつきおよび温度特性によりＩの値が増大する問題が低減され、信号光の劣化を抑制することができる。
【００６５】
（比較例）
ガラス基板上に実施例１と同じ屈折率を有する高分子液晶材料と充填材となる等方性アクリル系樹脂を用い、フォトリソグラフィ、エッチング加工により断面が周期的な矩形状の凹凸構造を有するホログラム素子とする。また、このホログラム素子の平面の領域構成は、実施例１と同じであるが、凹凸構造は第２の領域のみに形成し、第１の領域は光を回折せずに透過させる作用を有する。したがって、光検出器の受光エリアはこの第１の領域を直進透過する光路上に設置する。
【００６６】
波長４０５ｎｍにおける各領域の直進方向への透過率（以下、直進透過率）を次のように設定する。上記の加工を第２の領域に対して行うことで第１の領域の直進透過率を略１００％、第２の領域の直進透過率を略０％とする。第２の領域の大きさはφ１ｍｍの円形とする。このとき、Ｉの値は本素子がない場合を１００％とした場合、８．７％となり信号光と迷光との重なりが低減される。ところが、第２の領域の製造ばらつきおよび温度特性により第２の領域の０次透過率が最大５％発生する場合、上記Ｉの値は１１．５％となり信号光と迷光の重なりが増大し、信号光の劣化が生じる。
【００６７】
（実施例２）
図６（ａ）に示すホログラム素子の構成により、波長４０５ｎｍにおける各領域の１次回折光となる透過率（＝１次回折効率）を設定する。各領域は、ガラス基板上に４０５ｎｍの光に対する常光屈折率（ｎｏ）１．５５、異常光屈折率（ｎｅ）１．６０の高分子液晶材料を成膜し、フォトリソグラフィ、エッチング加工により断面が階段状の擬似ブレーズ形状の回折格子とすることで作製する。第１の領域および第３の領域の各分割領域はそれぞれ領域ごと回折格子構造の形状を変化させるように加工を行い、１次回折効率を段階的に変化させるように形成する。その後、作製した回折格子形状の凹凸面に高分子液晶の常光屈折率と同程度となる屈折率１．５５の等方性のアクリル系樹脂を充填し、平坦化する。このような構成とすることで高分子液晶の常光方向に偏光する光に対して高い透過率を有し、異常光方向に偏光する光に対して光を回折する機能を有するホログラム素子となる。
【００６８】
回折格子の格子形状を変えることで第１の領域４１の１次回折効率＝９５％、第３の領域４３ａ、４５ａ、４７ａの１次回折効率＝８５％、第３の領域４３ｂ、４５ｂ、４７ｂの１次回折効率＝５０％、第３の領域４３ｃ、４５ｃ、４７ｃの１次回折効率＝１０％とする。第２の領域については回折格子構造としないことにより１次回折効率＝０％とする。ここで、ホログラム素子に入射する信号光の有効径を約４ｍｍφ、第２の領域の径は約０．８ｍｍφ、第３の領域を構成する分割領域はＲ１、Ｒ２およびＲ３の幅はそれぞれ７５μｍ、５０μｍおよび７５μｍとした。
【００６９】
このとき、図８に示す受光エリアにおける光強度分布を測定し、その結果を図９に示す。図９において、横軸は受光エリアの中心を通る直線上の位置を示すとともにその中央は中心点であり、縦軸は迷光の光強度を示す。グラフの点線は、実施例１のホログラム素子における迷光の強度分布、不ラフの実線は、実施例２のホログラム素子における迷光の強度分布を示す。このようにホログラム素子を配置することによって光検出器に到達する迷光を低減できるとともに、実施例２のように１次回折効率（透過率）変化を段階的になめらかにすることにより光検出器上の迷光の回り込みを少なくし、かつ１次回折光を用いることで透過光（０次回折光）の漏れ光の影響を受けないため、自層光と他層光の干渉が少ない光ヘッド装置が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上のように、本発明にかかる光ヘッド装置は、多層光ディスクから反射されて光検出器までの光路中にホログラム素子を配置することで、光検出器の受光エリアに多層光ディスクによって発現する迷光の光量を効率よく減じることができる。したがって、信号光とのクロストークによる影響を低減でき有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】光ヘッド装置の概念的構成図
【図２】ホログラム素子の平面模式図（第１の実施態様）
【図３】ホログラム素子の平面模式図（第２の実施態様）
【図４】第３の領域の透過率分布図
【図５】ホログラム素子を透過（回折）する光路の断面模式図
【図６】ホログラム素子の平面模式図（第３の実施態様）
【図７】回折作用を有するホログラム素子の断面模式図
【図８】光検出器の受光状態を示す模式図
【図９】光検出器上の迷光の強度分布図
【図１０】２層光ディスク再生時の光路模式図
【図１１】従来のホログラム素子の平面模式図
【図１２】回折格子の０次透過光率の変化を示すグラフ
【符号の説明】
【００７２】
１０：光ヘッド装置
１１：光源
１２：回折素子
１３：ビームスプリッタ
１４ａ、１４ｂ：コリメータレンズ
１５：対物レンズ
１６：光ディスク
１６ａ：情報記録面
１７：光検出器
１７ａ、１７ｂ、７１、７２、７３：受光エリア
１８ａ、１８ｂ、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、４０、５０、６０：ホログラム素子
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、４１、５１、６１：第１の領域
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、４２、４４、４６、５２、６２：第２の領域
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、４３、４５、４７、５３、６３：第３の領域
３６ａ、３６ｂ：迷光の外径
３７ａ、３７ｂ：第２の領域の中心を通る迷光の光線軌道
３８：メインビーム（信号光）
３９ａ、３９ｂ：サブビーム（信号光）
４３ａ、４５ａ、４７ａ、５３ａ、６３ａ：領域Ｒ１
４３ｂ、４５ｂ、４７ｂ、５３ｂ、６３ｂ：領域Ｒ２
４３ｃ、４５ｃ、４７ｃ、６３ｃ：領域Ｒ３
６５：第１の光学材料
６６：第２の光学材料
６７：透明基板
７４：メインビーム（信号光）
７５、７６：サブビーム（信号光）
７７：迷光
７８：迷光が減じられて到達する領域
１０１、１０２、１０３：光ディスクの層
１０４、１０５、１０６：光ディスクから反射される光
１１０：従来のホログラム素子
１１１：回折格子
１１２：回折格子の無い領域
【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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