JP2004279506A - 偏光回折素子、偏光回折素子の製造方法、光ピックアップ装置及び光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光利用効率に優れた小型で安価な偏光回折素子を提供する。
【解決手段】光学的異方性を有する高分子膜５３ｃの一側の面に周期的な凹凸格子が形成され、その周期的な凹凸格子と対向するように、光に対してほぼ透明な透明部材５３ａが配置されている。そして、高分子膜と透明部材との間の凹凸格子の少なくとも凹部に、高分子膜の光学的異方性と所定の関係にある光学的異方性を有する液晶５３ｅが充填されている。これにより、凹凸格子が形成された高分子膜、及び高分子膜と透明部材との間の凹凸格子の少なくとも凹部に充填された液晶がいずれも光学的異方性を有する光学部材となり、安価な汎用光学部材を用いても、回折効率を低下させることなく、従来の偏光回折素子に比べて格子深さを浅くすることができる。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏光回折素子、偏光回折素子の製造方法、光ピックアップ装置及び光ディスク装置に係り、更に詳しくは、その回折効率が入射光の偏光方向に依存する偏光回折素子、該偏光回折素子の製造方法、前記偏光回折素子を備える光ピックアップ装置、及び該光ピックアップ装置を搭載する光ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク装置では、情報記録媒体として、例えばＣＤ（ｃｏｍｐａｃｔ ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ ｖｅｒｓａｔｉｌｅ ｄｉｓｃ）などの光ディスクが用いられ、該光ディスクのスパイラル状又は同心円状のトラックが形成された記録面にレーザ光の微小スポットを形成することにより情報の記録を行い、記録面からの反射光に基づいて情報の再生などを行っている。そして、光ディスク装置には、情報記録媒体の記録面にレーザ光を照射するとともに、記録面からの反射光を受光するために、光ピックアップ装置が設けられている。
【０００３】
通常、光ピックアップ装置は、対物レンズを含み、光源から出射される光束を情報記録媒体の記録面に導くとともに、記録面で反射された戻り光束を所定の受光位置まで導く光学系、及び受光位置に配置された受光素子などを備えている。この受光素子からは、記録面に記録されているデータの再生情報だけでなく、光ピックアップ装置自体及び対物レンズの位置制御などに必要な情報（サーボ制御情報）を含む信号が出力される。
【０００４】
近年、情報記録媒体の記憶容量が増大するとともに、音楽や映像といった情報量が非常に多いＡＶ（Ａｕｄｉｏ−Ｖｉｓｕａｌ）情報を情報記録媒体に記録することが一般化しつつある。そこで、特に記録速度の高速化への要求が高まり、記録可能な最高速度が光ディスク装置の売れ行きを左右するようになってきた。記録速度が高速になると、短時間でマーク領域を形成しなければならなくなる。
【０００５】
そこで、光ピックアップ装置において、記録面で反射された戻り光束を往路と復路の共通光路から分岐して受光位置に導くための光学素子の１つとして、その回折効率が入射光の偏光方向に依存する偏光回折素子を用いて、光源から出射されるレーザ光の利用効率を高くすることが提案された（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。なお、偏光回折素子は、特許文献１では偏光ビームスプリッタ、特許文献２では光学異方性回折格子として記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２５９４５４８号公報
【特許文献２】
特開平９−１０２１３８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
偏光回折素子は、常光に対する屈折率（以下「常光屈折率」という）と異常光に対する屈折率（以下「異常光屈折率」という）との差Δｎが小さいため、所定の回折効率を確保するには、偏光性を有しない回折素子（以下「無偏光回折素子」という）に比べて凹凸格子の深さ（以下「格子深さ」という）を深くする必要がある。しかしながら、格子深さが深くなると、偏光回折素子の生産性が低下し、コストが上昇するおそれがあった。また、近年、光ピックアップ装置の小型化に応じて、偏光回折素子の凹凸格子のピッチが狭くなる傾向（狭ピッチ化）にあり、狭いピッチで、かつ格子深さの深い凹凸格子を精度良く形成するのは困難であった。上記特許文献１及び特許文献２に開示されている偏光回折素子では、格子深さをあまり深くしないで所定の回折効率を確保するには、入手困難な材料が必要となり、コストアップを招くという不都合があった。
【０００８】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、光利用効率に優れた小型で安価な偏光回折素子を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の第２の目的は、光利用効率に優れた小型の偏光回折素子を低コストで製造する製造方法を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の第３の目的は、大型化及び高コスト化を招くことなく、光ピックアップ装置自体及び対物レンズの位置制御に必要な情報などを含む信号を精度良く安定して出力することができる光ピックアップ装置を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の第４の目的は、情報記録媒体への高速度でのアクセスを精度良く安定して行うことができる光ディスク装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、光学的異方性を有し、その一側の面に周期的な凹凸格子が形成された高分子膜と；前記凹凸格子に対向して配置され、光に対してほぼ透明な透明部材と；を備え、前記高分子膜と前記透明部材との間の前記凹凸格子の少なくとも凹部に、前記高分子膜の光学的異方性と所定の関係にある光学的異方性を有する液晶が充填されていることを特徴とする偏光回折素子である。
【００１３】
これによれば、光学的異方性を有する高分子膜の一側の面に周期的な凹凸格子が形成され、その周期的な凹凸格子と対向するように、光に対してほぼ透明な透明部材が配置されている。そして、高分子膜と透明部材との間の凹凸格子の少なくとも凹部に、高分子膜の光学的異方性と所定の関係にある光学的異方性を有する液晶が充填されている。すなわち、凹凸格子が形成された高分子膜、及び高分子膜と透明部材との間の凹凸格子の少なくとも凹部に充填された液晶がいずれも光学的異方性を有する光学部材である。そこで、安価な汎用光学部材を用いても、回折効率を低下させることなく前述した従来技術における偏光回折素子に比べて格子深さを浅くすることができる。従って、光利用効率を低下させることなく、小型化及び低コスト化を促進することが可能となる。
【００１４】
この場合において、請求項２に記載の偏光回折素子の如く、前記高分子膜では、第１の方向の屈折率ｎ_１ｅと前記第１の方向に直交する第２の方向の屈折率ｎ_１ｏとが異なり、前記液晶では、前記第１の方向の屈折率ｎ_２ｅと前記第２の方向の屈折率ｎ_２ｏとが異なることとすることができる。
【００１５】
この場合において、請求項３に記載の偏光回折素子の如く、前記屈折率ｎ_１ｏと前記屈折率ｎ_２ｏとは、前記凹凸格子の深さｈ、入射する光の波長λ及び任意の整数ｍを用いて、（ｎ_１ｏ−ｎ_２ｏ）・ｈ≒ｍλを満足する関係にあることとすることができる。
【００１６】
この場合において、請求項４に記載の偏光回折素子の如く、前記屈折率ｎ_１ｅと前記屈折率ｎ_２ｅとは、（ｎ_１ｅ−ｎ_２ｅ）・ｈ≒（ｍ＋１／２）λを満足する関係にあることとすることができる。
【００１７】
上記請求項２に記載の偏光回折素子において、請求項５に記載の偏光回折素子の如く、前記屈折率ｎ_１ｅと前記屈折率ｎ_２ｅとは、前記凹凸格子の深さｈ、入射する光の波長λ及び任意の整数ｍを用いて、（ｎ_１ｅ−ｎ_２ｅ）・ｈ≒（ｍ＋１／２）λを満足する関係にあることとすることができる。
【００１８】
上記請求項４及び５に記載の各偏光回折素子において、請求項６に記載の偏光回折素子の如く、前記屈折率ｎ_１ｅ、前記屈折率ｎ_１ｏ、前記屈折率ｎ_２ｅ、及び前記屈折率ｎ_２ｏは、ｎ_２ｅ＜ｎ_２ｏ≒ｎ_１ｏ＜ｎ_１ｅ、もしくは、ｎ_２ｅ＞ｎ_２ｏ≒ｎ_１ｏ＞ｎ_１ｅを満足する関係にあることとすることができる。
【００１９】
上記請求項２に記載の偏光回折素子において、請求項７に記載の偏光回折素子の如く、前記屈折率ｎ_１ｅと前記屈折率ｎ_２ｅとは、前記凹凸格子の深さｈ、入射する光の波長λ及び任意の整数ｍを用いて、（ｎ_１ｅ−ｎ_２ｅ）・ｈ≒ｍλを満足する関係にあることとすることができる。
【００２０】
この場合において、請求項８に記載の偏光回折素子の如く、前記屈折率ｎ_１ｏと前記屈折率ｎ_２ｏとは、（ｎ_１ｏ−ｎ_２ｏ）・ｈ≒（ｍ＋１／２）λを満足する関係にあることとすることができる。
【００２１】
上記請求項２に記載の偏光回折素子において、請求項９に記載の偏光回折素子の如く、前記屈折率ｎ_１ｏと前記屈折率ｎ_２ｏとは、前記凹凸格子の深さｈ、入射する光の波長λ及び任意の整数ｍを用いて、（ｎ_１ｏ−ｎ_２ｏ）・ｈ≒（ｍ＋１／２）λを満足する関係にあることとすることができる。
【００２２】
上記請求項８及び９に記載の各偏光回折素子において、請求項１０に記載の偏光回折素子の如く、前記屈折率ｎ_１ｅ、前記屈折率ｎ_１ｏ、前記屈折率ｎ_２ｅ、及び前記屈折率ｎ_２ｏは、ｎ_２ｏ＜ｎ_２ｅ≒ｎ_１ｅ＜ｎ_１ｏ、もしくは、ｎ_２ｏ＞ｎ_２ｅ≒ｎ_１ｅ＞ｎ_１ｏを満足する関係にあることとすることができる。
【００２３】
上記請求項２〜１０に記載の各偏光回折素子において、請求項１１に記載の偏光回折素子の如く、前記高分子膜は、高分子の有機材料が前記第１の方向に延伸され、成形された有機高分子膜であることとすることができる。
【００２４】
請求項１２に記載の発明は、偏光回折素子の製造方法であって、光学的異方性を有する高分子膜の一方の面に周期的な凹凸格子を形成する第１工程と；前記凹凸格子と対向するように、光に対してほぼ透明な透明部材を前記高分子膜に固定する第２工程と；前記高分子膜と前記透明部材との間の前記凹凸格子の少なくとも凹部に、前記高分子膜の光学的異方性と所定の関係にある光学的異方性を有する液晶を充填する第３工程と；を含む偏光回折素子の製造方法である。
【００２５】
これによれば、光学的異方性を有する高分子膜の一方の面に周期的な凹凸格子が形成され（第１工程）、その周期的な凹凸格子と対向するように、光に対してほぼ透明な透明部材が高分子膜に固定される（第２工程）。そして、高分子膜と透明部材との間の凹凸格子の少なくとも凹部に、高分子膜の光学的異方性と所定の関係にある光学的異方性を有する液晶が充填される（第３工程）。すなわち、凹凸格子が形成された高分子膜、及び高分子膜と透明部材との間の凹凸格子の少なくとも凹部に充填された液晶がいずれも光学的異方性を有する光学部材である。そこで、安価な汎用光学部材を用いて、回折効率を低下させることなく前述した従来技術における偏光回折素子に比べて格子深さを浅くすることができる。それにより、偏光回折素子の生産性を向上させることが可能となるとともに、偏光回折素子の光学特性のばらつきを従来よりも小さくすることが可能となる。従って、光利用効率に優れた小型の偏光回折素子を低コストで製造することができる。
【００２６】
請求項１３に記載の発明は、情報記録媒体の記録面に光を照射し、前記記録面からの反射光を受光する光ピックアップ装置であって、光源と；前記光源から出射される光束を前記記録面に集光する対物レンズと、前記記録面で反射され前記対物レンズを介した戻り光束の光路上に配置され、前記戻り光束をその光路上から分岐する請求項１〜１１のいずれか一項に記載の偏光回折素子とを含む光学系と；前記偏光回折素子で分岐された前記戻り光束を受光する光検出器と；を備える光ピックアップ装置である。
【００２７】
これによれば、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の偏光回折素子を備えていることから、大型化及び高コスト化を招くことなく、光ピックアップ装置自体及び対物レンズの位置制御に必要な情報などを含む信号を精度良く出力することが可能となる。
【００２８】
請求項１４に記載の発明は、情報記録媒体に対して、情報の記録、再生及び消去のうち少なくとも再生を行なう光ディスク装置であって、請求項１３に記載の光ピックアップ装置と；前記光ピックアップ装置からの出力信号を用いて、前記情報の記録、再生及び消去のうち少なくとも再生を行なう処理装置と；を備える光ディスク装置である。
【００２９】
これによれば、請求項１３に記載の光ピックアップ装置からの出力信号に基づいて、ＲＦ信号及びサーボ信号などを精度良く安定して検出することができるため、結果として情報記録媒体への高速度での情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を含むアクセスを精度良く安定して行うことが可能となる。さらに、光ピックアップ装置の小型化によって、光ディスク装置自体の小型化及び消費電力の低減も促進することができ、例えば携帯用として用いられる場合には、持ち運びが容易となり、更に長時間の使用が可能となる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１０（Ｂ）に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係る光ディスク装置２０の概略構成が示されている。
【００３１】
この図１に示される光ディスク装置２０は、情報記録媒体としての光ディスク１５を回転駆動するためのスピンドルモータ２２、光ピックアップ装置２３、レーザコントロール回路２４、エンコーダ２５、モータドライバ２７、再生信号処理回路２８、サーボコントローラ３３、バッファＲＡＭ３４、バッファマネージャ３７、インターフェース３８、フラッシュメモリ３９、ＣＰＵ４０及びＲＡＭ４１などを備えている。なお、図１における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。なお、本実施形態では、一例としてＤＶＤ系の規格に準拠した情報記録媒体が光ディスク１５に用いられるものとする。
【００３２】
前記光ピックアップ装置２３は、光ディスク１５のスパイラル状又は同心円状のトラックが形成された記録面にレーザ光を照射するとともに、記録面からの反射光を受光するための装置である。なお、この光ピックアップ装置２３の構成等については後に詳述する。
【００３３】
前記再生信号処理回路２８は、光ピックアップ装置２３の出力信号に基づいてウォブル信号、ＲＦ信号及びサーボ信号（フォーカスエラー信号、トラックエラー信号）などを検出する。そして、再生信号処理回路２８はウォブル信号からＡＤＩＰ（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｉｎ Ｐｒｅｇｒｏｏｖｅ）情報及び同期信号などを抽出する。ここで抽出されたＡＤＩＰ情報はＣＰＵ４０に出力され、同期信号はエンコーダ２５に出力される。さらに、再生信号処理回路２８は、ＲＦ信号に対して復号処理及び誤り訂正処理などを行なった後、再生データとしてバッファマネージャ３７を介してバッファＲＡＭ３４に格納する。また、サーボ信号は再生信号処理回路２８からサーボコントローラ３３に出力される。
【００３４】
前記サーボコントローラ３３は、再生信号処理回路２８からのフォーカスエラー信号に基づいてフォーカスずれを補正するための制御信号を生成し、トラックエラー信号に基づいてトラックずれを補正するための制御信号を生成する。ここで生成された各制御信号はそれぞれモータドライバ２７に出力される。
【００３５】
前記モータドライバ２７は、サーボコントローラ３３からの制御信号及びＣＰＵ４０の指示に基づいて、光ピックアップ装置２３の駆動系（図示省略）及びスピンドルモータ２２を駆動する。すなわち、再生信号処理回路２８、サーボコントローラ３３及びモータドライバ２７によってトラッキング制御及びフォーカス制御が行われる。
【００３６】
前記バッファマネージャ３７は、バッファＲＡＭ３４へのデータの入出力を管理し、蓄積されたデータ量が所定量になるとＣＰＵ４０に通知する。
【００３７】
前記エンコーダ２５は、ＣＰＵ４０の指示に基づいてバッファＲＡＭ３４に蓄積されているデータをバッファマネージャ３７を介して取り出し、データの変調及びエラー訂正コードの付加等を行ない、光ディスク１５への書き込み信号を生成するとともに、再生信号処理回路２８からの同期信号に同期して書き込み信号をレーザコントロール回路２４に出力する。
【００３８】
前記レーザコントロール回路２４は、エンコーダ２５からの書き込み信号及びＣＰＵ４０の指示に基づいて、光ディスク１５に照射するレーザ光の出力を制御する制御信号を光ピックアップ装置２３に出力する。
【００３９】
前記インターフェース３８は、ホスト（例えばパソコン）との双方向の通信インターフェースであり、一例としてＡＴＡＰＩ（ＡＴ Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ Ｐａｃｋｅｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）の規格に準拠している。
【００４０】
前記フラッシュメモリ３９には、ＣＰＵ４０にて解読可能なコードで記述されたプログラムが格納されている。
【００４１】
前記ＣＰＵ４０は、フラッシュメモリ３９に格納されているプログラムに従って上記各部の動作を制御するとともに、制御に必要なデータなどを一時的にＲＡＭ４１に保存する。
【００４２】
次に、前記光ピックアップ装置２３の構成等について図２〜図１０（Ｂ）に基づいて説明する。
【００４３】
この光ピックアップ装置２３は、図２に示されるように、受発光モジュール５１、偏光回折素子としての偏光ホログラム素子５３、コリメートレンズ５２、λ／４板５５、対物レンズ６０及び駆動系（フォーカシングアクチュエータ、トラッキングアクチュエータ及びシークモータ（いずれも図示省略））などを備えている。
【００４４】
前記受発光モジュール５１は、図３に示されるように、光源としての半導体レーザ５１ａ、光検出器としての受光器５９を含んで構成されている。
【００４５】
半導体レーザ５１ａは、波長が６６０ｎｍの光束を発光する。なお、ここでは、受発光モジュール５１から出射される光束（以下、便宜上「出射光束」ともいう）の最大強度出射方向を＋Ｘ方向（図３における紙面右方向）とする。また、本実施形態では、一例として出射光束は偏光ホログラム素子５３の入射面に対してＰ偏光の光束であるものとする。
【００４６】
前記受光器５９は、半導体レーザ５１ａの近傍に配置され、偏光ホログラム素子５３で回折された戻り光束を受光する。この受光器５９は、通常の光ディスク装置と同様に、ウォブル信号情報、再生データ情報、フォーカスエラー情報及びトラックエラー情報などを含む信号を出力する複数の受光素子を含んで構成されている。
【００４７】
前記偏光ホログラム素子５３は、受発光モジュール５１と一体化されており、受発光モジュール５１の＋Ｘ側に配置されている。この偏光ホログラム素子５３の構成等については後に詳述する。
【００４８】
図２に戻り、前記コリメートレンズ５２は偏光ホログラム素子５３の＋Ｘ側に配置され、偏光ホログラム素子５３を透過した光束を略平行光とする。そして、前記λ／４板５５はコリメートレンズ５２の＋Ｘ側に配置され、入射した光束に１／４波長の光学的位相差を付与する。
【００４９】
前記対物レンズ６０はλ／４板５５の＋Ｘ側に配置され、λ／４板５５を透過した光束を集光し、光ディスク１５の記録面に光スポットを形成する。
【００５０】
ここで、前記偏光ホログラム素子５３の構成等について図４を用いて説明する。偏光ホログラム素子５３は、透明部材としての第１ガラス基板５３ａ、配向膜５３ｂ、光学的異方性を有する高分子膜としての有機延伸膜５３ｃ、第２ガラス基板５３ｄ、光学的異方性を有する液晶５３ｅ、及びシール材ＳＥを含んで構成されている。
【００５１】
前記第１ガラス基板５３ａは、最も受発光モジュール５１側に配置され、光学的に透明である。
【００５２】
前記配向膜５３ｂは、第１ガラス基板５３ａの＋Ｘ側の面上に配置されている。配向膜５３ｂとしては、斜方蒸着膜や、無機又は有機被膜を形成した後に綿布などでラビングしたものなどが用いられる。具体的には、ポリアミドやポリイミドなどの高分子被膜等にラビング処理を施したものや、ＳｉＯ、ＭｇＯ、ＭｇＦ_２等を斜め蒸着したものが好適である。なお、配向のためのラビング方向と周期的な凹凸格子の格子長手方向とが同一方向となるように偏光ホログラム素子を構成すると液晶５３ｅの配向が安定する。また、第１ガラス基板５３ａを直接ラビング処理する場合や、周期的な凹凸格子そのものの配向作用のみによって液晶５３ｅを配向させる場合には配向膜５３ｂはなくても良い。但し、この場合には液晶５３ｅの配向の安定性について注意が必要である。
【００５３】
前記有機延伸膜５３ｃは、配向膜５３ｂの＋Ｘ側に配置されている。有機延伸膜５３ｃの−Ｘ側の面には所定の周期的な凹凸格子が形成されている。この凹凸格子が形成されている面（以下「凹凸形成面」という）と反対側の面（＋Ｘ側の面）は、前記第２ガラス基板５３ｄと貼り合わされている。
【００５４】
前記液晶５３ｅは、配向膜５３ｂと有機延伸膜５３ｃとの間に形成される空間内に充填されている。なお、液晶５３ｅは、前記シール材ＳＥによって前記空間内に保持されている。
【００５５】
前記シール材ＳＥは、所定の直径を有する球状スペーサを含んだエポキシ樹脂製の部材である。この場合、球状スペーサの直径が大きすぎると液晶５３ｅの配向力が低下するため、５μｍ以下が望ましい。なお、液晶５３ｅを凹凸格子の凹部のみに充填し、凹凸格子の凸部と配向膜５３ｂとを接着する場合には、シール材ＳＥは不要である。
【００５６】
前記第１ガラス基板５０ａと前記第２ガラス基板５０ｄとは同じ材質であり、光学ガラスの一種であるＢＳＣ７及び石英ガラスなどの安価なガラスが用いられている。なお、第１ガラス基板５０ａ及び第２ガラス基板５０ｄの代わりに、透明な樹脂製の基板を用いても良い。
【００５７】
高分子の有機材料（有機高分子材料）を延伸すると光学的異方性を生じるが、これは有機高分子材料を延伸すると材料中の高分子鎖の配向が生じ、延伸方向の屈折率とそれに直交する方向の屈折率とに差異が生じるためである。この方法により形成された膜（高分子光学異方性膜）はカルサイト等の光学異方性結晶材料に比べて大面積でかつ大量に、低コストで作成できる特徴がある。延伸する有機高分子材料としては、かなり広範な材料を用いることができる。例えばポリエステル系、ポリイミド系、ポリエチレン系、ポリカーボネート系、ポリビニルアルコール系、ポリメタクリル酸メチル系、ポリスチレン系、ポリサルフォン系、ポリエーテルサルフォン系、及びポリエチレンテレフタレート系などが適用できる（特開２０００−０７５１３０号公報参照）。
【００５８】
多くの有機高分子材料では、一例として図５（Ａ）に示されるように、延伸方向の屈折率ｎ_１ｅが延伸方向に直交する方向の屈折率ｎ_１ｏよりも大きくなるように光学的異方性が現れ、面内の屈折率分布は延伸方向を長軸とする楕円形状となる。但し、ポリスチレン系の有機高分子材料では、一例として図５（Ｂ）に示されるように、延伸方向に直交する方向の屈折率ｎ_１ｏが延伸方向の屈折率ｎ_１ｅよりも大きくなるように光学的異方性が現れ、面内の屈折率分布は延伸方向を短軸とする楕円形状となる。なお、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）では、延伸により屈折率が大きくなる方向に直交する方向では、屈折率は変化しないとしているが、若干変化する場合もある。
【００５９】
《ｎ_１ｏ＝ｎ_２ｏの場合》
ここで、有機延伸膜５３ｃの延伸方向に対応する液晶５３ｅの屈折率をｎ_２ｅ、延伸方向に直交する方向に対応する液晶の屈折率をｎ_２ｏとする。そして、次の（１）式が満足されると、入射光に含まれる有機延伸膜５３ｃの延伸方向に直交する方向に振動する偏光成分（以下、便宜上「直交偏光成分」ともいう）は０次光として全て直進する。
【００６０】
ｎ_１ｏ＝ｎ_２ｏ ……（１）
【００６１】
また、次の（２）式が満足されると、入射光に含まれる有機延伸膜５３ｃの延伸方向に振動する偏光成分（以下、便宜上「平行偏光成分」ともいう）は最も高い回折効率で回折される。ここで、ｈは凹凸格子の格子深さ、λは光の波長、ｍは任意の整数である。なお、回折方向は周期的な凹凸格子の格子長手方向に直交する方向、いわゆる格子ベクトル方向である。
【００６２】
（ｎ_１ｅ−ｎ_２ｅ）・ｈ＝（ｍ＋１／２）λ ……（２）
【００６３】
特に上記（１）式と（２）式とが同時に満足されると、最大の偏光分離性を得ることができる。すなわち、入射光に含まれる平行偏光成分は最も高い回折効率で回折されるとともに、直交偏光成分は全て直進することとなる。なお、上記（１）式又は（２）式がほぼ満足される場合であっても、高い偏光分離性を得ることができる。
【００６４】
上記（１）式と（２）式とが同時に満足されると、格子深さｈは上記（２）式によって決定されることとなる。そこで、次の（３）式で示される屈折率差Δｎが大きくなるように、有機延伸膜５３ｃ及び液晶５３ｅを配置すれば、格子深さｈを浅くすることができる。
【００６５】
Δｎ ＝｜ｎ_１ｅ−ｎ_２ｅ｜ ……（３）
【００６６】
そこで、図５（Ａ）に示されるように有機延伸膜５３ｃの延伸方向の屈折率ｎ_１ｅが延伸方向に直交する方向の屈折率ｎ_１ｏよりも大きい場合には、次の（４）式を満たすような配置が好ましい。特に、一例として図６（Ａ）に示されるように、入射光から見た時の有機延伸膜５３ｃの面内屈折率分布の長軸と液晶５３ｅの面内屈折率分布の長軸とが互いに直交するような配置が屈折率差Δｎを最大にできる配置である。
【００６７】
ｎ_２ｅ ＜ ｎ_２ｏ ＝ ｎ_１ｏ ＜ ｎ_１ｅ ……（４）
【００６８】
一例として、ｎ_１ｏ＝１．５８、ｎ_１ｅ＝１．６７、ｎ_２ｏ＝１．５８、ｎ_２ｅ＝１．３８とすると、Δｎ＝０．２９となる。例えば液晶５３ｅの代わりに屈折率ｎ_１ｏの等方性材料を用いた場合には、平行偏光成分に対する屈折率差（ｎ_１ｅ−ｎ_１ｏ）は０．０９である。すなわち、液晶５３ｅを用いることにより、屈折率差が約３倍になり、格子深さｈを約１／３にすることができる。
【００６９】
なお、上記（１）式が満足されない場合であっても、次の（５）式が満足されると、同様の効果を得ることができる。
【００７０】
（ｎ_１ｏ−ｎ_２ｏ）・ｈ＝ｍλ ……（５）
【００７１】
一方、図５（Ｂ）に示されるように有機延伸膜５３ｃの延伸方向に直交する方向の屈折率ｎ_１ｏが延伸方向の屈折率ｎ_１ｅよりも大きい場合には、次の（６）式を満たすような配置が好ましい。特に、一例として図６（Ｂ）に示されるように、入射光から見た時の有機延伸膜５３ｃの面内屈折率分布の長軸と液晶５３ｅの面内屈折率分布の長軸とが互いに直交するような配置が屈折率差Δｎを最大にできる配置である。
【００７２】
ｎ_２ｅ ＞ ｎ_２ｏ ＝ ｎ_１ｏ ＞ ｎ_１ｅ ……（６）
【００７３】
《ｎ_１ｅ＝ｎ_２ｅの場合》
上記（１）式の代わりに、次の（７）式が満足されると、入射光に含まれる平行偏光成分が０次光として全て直進する。
【００７４】
ｎ_１ｅ＝ｎ_２ｅ ……（７）
【００７５】
また、次の（８）式が満足されると、入射光に含まれる直交偏光成分が最も高い回折効率で回折される。
【００７６】
（ｎ_１ｏ−ｎ_２ｏ）・ｈ＝（ｍ＋１／２）λ ……（８）
【００７７】
特に上記（７）式と（８）式とが同時に満足されると、最大の偏光分離性を得ることができる。すなわち、入射光に含まれる直交偏光成分は最も高い回折効率で回折されるとともに、平行偏光成分は全て直進することとなる。なお、上記（７）式又は（８）式がほぼ満足される場合であっても、高い偏光分離性を得ることができる。
【００７８】
上記（７）式と（８）式とが同時に満足されると、凹凸格子深さｈは上記（８）式によって決定されることとなる。そこで、次の（９）式で示される屈折率差Δｎ’が大きくなるように、有機延伸膜５３ｃ及び液晶５３ｅを配置すれば、格子深さｈを浅くすることができる。
【００７９】
Δｎ’＝｜ｎ_１ｏ−ｎ_２ｏ｜ ……（９）
【００８０】
そこで、図５（Ａ）に示されるように有機延伸膜５３ｃの延伸方向の屈折率ｎ_１ｅが延伸方向に直交する方向の屈折率ｎ_１ｏよりも大きい場合には、次の（１０）式を満たすような配置が好ましい。特に、一例として図７（Ａ）に示されるように、入射光から見た時の有機延伸膜５３ｃの面内屈折率分布の長軸と液晶５３ｅの面内屈折率分布の長軸とが互いに直交するような配置が屈折率差Δｎ’を最大にできる配置である。
【００８１】
ｎ_２ｏ ＞ ｎ_２ｅ ＝ ｎ_１ｅ ＞ ｎ_１ｏ ……（１０）
【００８２】
一例として、ｎ_１ｏ＝１．５８、ｎ_１ｅ＝１．６７、ｎ_２ｏ＝１．８７、ｎ_２ｅ＝１．６７とすると、Δｎ’＝０．２９となる。例えば液晶５３ｅの代わりに屈折率ｎ_１ｏの等方性材料を用いた場合には、平行偏光成分に対する屈折率差（ｎ_１ｅ−ｎ_１ｏ）は０．０９である。すなわち、液晶５３ｅを用いることにより、屈折率差が約３倍になり、格子深さｈを約１／３にすることができる。
【００８３】
なお、上記（７）式が満足されない場合であっても、次の（１１）式が満足されるように設定すると、同様の効果を得ることができる。
【００８４】
（ｎ_１ｅ−ｎ_２ｅ）・ｈ＝ｍλ ……（１１）
【００８５】
一方、図５（Ｂ）に示されるように有機延伸膜５３ｃの延伸方向に直交する方向の屈折率ｎ_１ｏが延伸方向の屈折率ｎ_１ｅよりも大きい場合には、次の（１２）式を満たすような配置が好ましい。特に、一例として図７（Ｂ）に示されるように、入射光から見た時の有機延伸膜５３ｃの面内屈折率分布の長軸と液晶５３ｅの面内屈折率分布の長軸とが互いに直交するような配置が屈折率差Δｎを最大にできる配置である。
【００８６】
ｎ_２ｏ ＜ ｎ_２ｅ ＝ ｎ_１ｅ ＜ ｎ_１ｏ ……（１２）
【００８７】
ここで、偏光ホログラム素子５３の製造方法の一例について図８〜図１０（Ｂ）を用いて説明する。なお、実際は複数個の偏光ホログラム素子が同時に製造されるが、図８〜図１０（Ｂ）には便宜上１個の偏光ホログラム素子に対応する部分のみが示されている。
【００８８】
１．第１ガラス基板５３ａとなるガラス円板Ｇ１及び第２ガラス基板５３ｄとなるガラス円板Ｇ２のそれぞれ片面に誘電体多層膜を反射防止膜ＭＢとして形成する（図８（Ａ）参照）。なお、ガラス円板Ｇ１及びガラス円板Ｇ２は通常のシリコンウェハと同程度の直径（例えば約１０ｃｍ）を有している。
２．ガラス円板Ｇ２を反転させ、反射防止膜ＭＢが形成されていない面に、有機延伸膜５３ｃとなる有機延伸膜シートＭＣを接着剤ＡＤ１を介して貼り付ける（図８（Ｂ）参照）。
３．スピン塗布装置を用いて、有機延伸膜シートＭＣの表面に感光性樹脂（以下、「フォトレジスト」と呼ぶ）Ｒを均一に塗布する（図８（Ｃ）参照）。
４．露光装置を用いて、所定の周期的格子パターンをフォトレジストＲに転写した後、現像装置を用いてフォトレジストＲを現像し、フォトレジストＲによる周期的凹凸格子パターンを形成する（図８（Ｄ）参照）。このときの露光はマスクによる密着露光でもよいし、投影露光でもよい。この他、電子線等を用いた露光や、レーザ光による干渉露光などでもよい。
５．蒸着装置あるいはスパッタリング装置を用いて、アルミニウムやクロム等の金属層ＭＰをフォトレジストによる周期的凹凸格子パターン上に形成する（図８（Ｅ）参照）。
６．溶剤を用いてフォトレジストＲを除去し、金属層ＭＰの周期的凹凸格子パターンを有機延伸膜シートＭＣに残す（図９（Ａ）参照）。
７．反応性イオンエッチング装置を用いて、金属層ＭＰの周期的凹凸格子パターンをエッチングマスクとして酸素ガスやＣＦ_４ガス等により有機延伸膜シートＭＣをドライエッチングし、所定の深さの溝を形成する（図９（Ｂ）参照）。
８．金属層ＭＰを硫酸などの酸で溶解して、周期的凹凸格子パターンを有する有機延伸膜シートＭＣを得る（図９（Ｃ）参照）。
９．ガラス円板Ｇ１の反射防止膜ＭＢが形成されていない面に、スピン塗布装置を用いて配向剤（例えばポリイミド）を塗布した後、所定の熱処理を行う。これにより、配向膜が形成される。
１０．有機延伸膜シートＭＣの凹凸形成面において、１個の偏光ホログラム素子に対応する部分毎にシール材ＳＥで取り囲む（図９（Ｄ）参照）。ここでは、シール材ＳＥとして球状スペーサを含む紫外線硬化型エポキシ接着剤が用いられる。なお、後工程で凹凸の溝に液晶を充填するために、シール材ＳＥの一部に液晶の注入口及び空気抜き（いずれも不図示）が設けられている。
１１．有機延伸膜シートＭＣの凹凸形成面と配向膜ＭＨとがそれぞれ対向するように、ガラス円板Ｇ２とガラス円板Ｇ１とを重ね合わせる（図１０（Ａ）参照）。
１２．紫外線照射装置を用いてシール材ＳＥに紫外線を照射し、シール材ＳＥを硬化させる。
１３．有機延伸膜シートＭＣの凹凸形成面と配向膜ＭＨとの間の空間に液晶ＬＣを充填する（図１０（Ｂ）参照）。これにより、ガラス円板Ｇ１、液晶ＬＣ、有機延伸膜シートＭＣ、及びガラス円板Ｇ２が積層され一体化した円板（以下、便宜上「積層円板」という）ＨＰが作られる。
１４．積層円板ＨＰを切断装置にセットし、所定の寸法に切断する。そして、仕上げ工程、洗浄・乾燥工程及び検査工程などを経て偏光ホログラム素子５３となる。すなわち、１枚の積層円板ＨＰから複数個の偏光ホログラム素子５３を得ることができる。
【００８９】
なお、上記製造方法では、金属層ＭＰの周期的凹凸格子パターンを形成する場合について説明したが、フォトレジストによる周期的凹凸格子パターンを形成した後、このフォトレジストをエッチングマスクとして酸素ガスやＣＦ_４ガス等による反応性イオンエッチングでドライエッチングし、溶剤あるいはガスによるアッシングでフォトレジストマスクを除去して、図９（Ｃ）に示されるように周期的凹凸格子パターンを有する有機延伸膜シートＭＣを得るようにしてもよい。なお、配向膜ＭＨや周期的凹凸格子パターンを有する有機延伸膜シートＭＣの表面が液晶ＬＣにより腐食されないようにＳｉＮやＳｉＯ_２等を蒸着やスパッタリング等によりバリア層として形成するのが好ましい。
【００９０】
上記のように構成される光ピックアップ装置２３の作用を説明すると、半導体レーザ５１ａから出射された直線偏光（ここではＰ偏光）の光束は、偏光ホログラム素子５３に入射する。この光束の殆どは偏光ホログラム素子５３を透過し、コリメートレンズ５２で略平行光となった後、λ／４板５５で円偏光とされ、対物レンズ６０を介して光ディスク１５の記録面に微小スポットとして集光される。光ディスク１５の記録面にて反射した反射光は、往路とは反対回りの円偏光となり、戻り光束として対物レンズ６０で再び略平行光とされ、λ／４板５５で往路と直交した直線偏光（ここではＳ偏光）とされる。そして、この戻り光束は、コリメートレンズ５２を透過した後、偏光ホログラム素子５３に入射する。偏光ホログラム素子５３では高い回折効率で回折され、受光器５９で受光される。受光器５９を構成する各受光素子は受光量に応じた信号をそれぞれ再生信号処理回路２８に出力する。
【００９１】
次に、前述の光ディスク装置２０を用いて、光ディスク１５にデータを記録する場合の処理動作について簡単に説明する。
【００９２】
ＣＰＵ４０はホストから記録要求のコマンドを受信すると、記録速度に基づいてスピンドルモータ２２の回転を制御するための制御信号をモータドライバ２７に出力するとともに、ホストから記録要求のコマンドを受信した旨を再生信号処理回路２８に通知する。また、ＣＰＵ４０はホストから受信したデータ（以下、「ユーザデータ」という）をバッファＲＡＭ３４に蓄積するようにバッファマネージャ３７に指示する。
【００９３】
光ディスク１５の回転が所定の線速度に達すると、前述の如くして、トラッキング制御及びフォーカス制御が行われる。なお、トラッキング制御及びフォーカス制御は記録処理が終了するまで随時行われる。
【００９４】
そして、ＣＰＵ４０は、所定のタイミング毎に再生信号処理回路２８から出力されるＡＤＩＰ情報に基づいて、指定された書き込み開始地点に光ピックアップ装置２３が位置するように光ピックアップ装置２３のシークモータを制御する信号をモータドライバ２７に出力する。また、ＣＰＵ４０は、バッファマネージャ３７からバッファＲＡＭ３４に蓄積されたデータ量が所定の値を超えたとの通知を受けると、エンコーダ２５に書き込み信号の生成を指示する。
【００９５】
光ピックアップ装置２３が書き込み開始地点に到達すると、ＣＰＵ４０はエンコーダ２５に書き込みを許可する。これにより、ユーザデータは、エンコーダ２５、レーザコントロール回路２４及び光ピックアップ装置２３を介して光ディスク１５に書き込まれる。ユーザデータがすべて書き込まれると、所定の終了処理を行った後、記録処理を終了する。
【００９６】
続いて前述した光ディスク装置２０を用いて、光ディスク１５に記録されているデータを再生する場合の処理動作について簡単に説明する。
【００９７】
ＣＰＵ４０は、ホストから再生要求のコマンドを受信すると、再生速度に基づいてスピンドルモータ２２の回転を制御するための制御信号をモータドライバ２７に出力するとともに、ホストから再生要求のコマンドを受信した旨を再生信号処理回路２８に通知する。
【００９８】
光ディスク１５の回転が所定の線速度に達すると、前記トラッキング制御及びフォーカス制御が行われる。なお、トラッキング制御及びフォーカス制御は再生処理が終了するまで随時行われる。
【００９９】
ＣＰＵ４０は、所定のタイミング毎に再生信号処理回路２８から出力されるＡＤＩＰ情報に基づいて、読み出し開始地点に光ピックアップ装置２３が位置するようにシークモータを制御する信号をモータドライバ２７に出力する。そして、光ピックアップ装置２３が読み出し開始地点に到達すると、ＣＰＵ４０は再生信号処理回路２８に通知する。
【０１００】
そして、再生信号処理回路２８は、前述の如く、受光器５９の出力信号からＲＦ信号を検出し、復号処理、誤り訂正処理などを行った後、再生データとしてバッファＲＡＭ３４に蓄積する。バッファマネージャ３７はバッファＲＡＭ３４に蓄積された再生データがセクタデータとして揃ったときに、インターフェース３８を介してホストに転送する。ＣＰＵ４０は、ホストから指定されたデータの再生がすべて終了すると、所定の終了処理を行った後、再生処理を終了する。
【０１０１】
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る光ディスク装置２０では、ＣＰＵ４０及び該ＣＰＵ４０によって実行されるプログラムによって、処理装置が実現されている。しかしながら、本発明がこれに限定されるものではないことは勿論である。すなわち、上記実施形態は一例に過ぎず、上記のＣＰＵ４０によるプログラムに従う処理によって実現した構成各部の少なくとも一部をハードウェアによって構成することとしても良いし、あるいは全ての構成部分をハードウェアによって構成することとしても良い。
【０１０２】
以上説明したように、本実施形態に係る偏光ホログラム素子によると、光学的異方性を有し、その１側の面に周期的な凹凸格子が形成された有機延伸膜と、周期的な凹凸に充填され、有機延伸膜の光学的異方性と所定の関係にある光学的異方性を有する液晶とを備えているために、最大の偏光分離性を容易に得ることができる。
【０１０３】
また、光学的異方性を有する高分子膜として有機延伸膜を用いている。有機延伸膜は透明度が高いため、偏光ホログラム素子における光量のロスを抑制することができる。すなわち、光利用効率の低下を抑制することができる。また、有機延伸膜は安価であるため、部品コストを低減することが可能となる。さらに、有機延伸膜はシート状であるため、小型化を促進することが可能となる。また、波長が６６０ｎｍの光束に対する有機延伸膜の屈折率は１．６近傍であるため、汎用品として市販されている液晶を用いることが可能となる。従って、部品コストを低減することができる。
【０１０４】
また、本実施形態に係る偏光ホログラム素子の製造方法によると、回折効率を低下させることなく、有機延伸膜Ｍ１に形成する周期性凹凸格子の格子深さが従来の偏光ホログラム素子に比べて１／３程度と浅くすることができるため、製造工程において、周期性凹凸格子を形成する作業時間を短縮することができるとともに、歩留まりが向上し、低コスト化を促進することが可能となる。また、製品（偏光ホログラム素子）間の光学特性のばらつきを従来よりも小さくすることができる。従って、光利用効率に優れた小型の偏光回折素子を低コストで製造することができる。
【０１０５】
また、高分子膜として有機延伸膜を用いているために、微細加工が容易であり、有機延伸膜シートＭＣの表面に所定の凹凸を精度良く形成することができる。従って、歩留まりが向上し、低コスト化を促進することができるとともに、ほぼ設計通りの光学特性を有することとなる。
【０１０６】
また、本実施形態に係る光ピックアップ装置によると、光利用効率に優れた小型で安価な偏光ホログラム素子を用いているために、大型化及び高コスト化を招くことなく、光ピックアップ装置自体及び対物レンズの位置制御に必要な情報などを含む信号を精度良く出力することが可能となる。
【０１０７】
また、本実施形態に係る光ディスク装置によると、光ピックアップ装置の出力信号に基づいて光ピックアップ装置自体及び対物レンズの位置を精度良く制御することができるため、高速度での情報の記録、再生、及び消去のうち少なくとも再生を含むアクセスを精度良く安定して行うことが可能となる。さらに、光ピックアップ装置の小型化によって、光ディスク装置自体の小型化及び消費電力の低減も促進することができ、例えば携帯用として用いられる場合には、持ち運びが容易となり、更に長時間の使用が可能となる。
【０１０８】
なお、上記実施形態では、光学的異方性を有する高分子膜の材料として有機延伸膜を用いる場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。例えばポリエステル系高分子（ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなど）のように延伸しなくても光学的異方性を有する高分子膜を用いても良い。
【０１０９】
また、上記実施形態では、偏光ホログラム素子５３における第１ガラス基板５３ａが最も受発光モジュール５１側に配置される場合について説明したが、これに限らず、第２ガラス基板５３ｄが最も受発光モジュール５１側に配置されても良い。
【０１１０】
また、上記実施形態では、偏光ホログラム素子５３と受発光モジュール５１とが一体化した場合について説明したが、これに限らず、それぞれ個別に配置されても良い。さらに、半導体レーザ５１ａと受光器５９もそれぞれ個別に配置されても良い。
【０１１１】
また、上記実施形態では、光源として波長が６６０ｎｍの光束を出射する半導体レーザを用いる場合について説明したが、これに限られるものはなく、例えば波長が４０５ｎｍの光束を出射する光源及び波長が７８０ｎｍの光束を出射する光源のいずれかが用いられても良い。但し、その場合には、偏光ホログラム素子の凹凸は、使用される光源から出射される光束の波長に対応したものとなる。
【０１１２】
また、上記実施形態では、光源が１つの場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば波長が４０５ｎｍの光束を出射する光源、波長が６６０ｎｍの光束を出射する光源及び波長が７８０ｎｍの光束を出射する光源のうち少なくとも２つの光源を備えていても良い。この場合には、各波長毎に偏光ホログラム素子を設けても良い。
【０１１３】
また、上記実施形態では、情報の記録及び再生が可能な光ディスク装置について説明したが、これに限らず、情報の記録、再生及び消去のうち、少なくとも情報の再生が可能な光ディスク装置であれば良い。
【０１１４】
また、上記実施形態では、インターフェースがＡＴＡＰＩの規格に準拠する場合について説明したが、これに限らず、例えばＡＴＡ（ＡＴ Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ）、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）１．０、ＵＳＢ２．０、ＩＥＥＥ１３９４、ＩＥＥＥ８０２．３、シリアルＡＴＡ及びシリアルＡＴＡＰＩのうちのいずれかの規格に準拠しても良い。
【０１１５】
【発明の効果】
本発明に係る偏光回折素子によれば、光利用効率を低下させることなく、小型化及び低コスト化を促進することができるという効果がある。
【０１１６】
また、本発明に係る偏光回折素子の製造方法によれば、光利用効率に優れた小型の偏光回折素子を低コストで製造することができるという効果がある。
【０１１７】
また、本発明に係る光ピックアップ装置によれば、大型化及び高コスト化を招くことなく、光ピックアップ装置自体及び対物レンズの位置制御に必要な情報などを含む信号を精度良く出力することができるという効果がある。
【０１１８】
また、本発明に係る光ディスク装置によれば、情報記録媒体への高速度でのアクセスを精度良く安定して行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る光ディスク装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の光ピックアップ装置の概略構成を示す図である。
【図３】図２における受発光モジュールの構成を説明するための図である。
【図４】図２における偏光ホログラム素子の詳細構成を説明するための図である。
【図５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、それぞれ有機延伸膜の光学的異方性を説明するための図である。
【図６】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、それぞれ有機延伸膜の屈折率と液晶の屈折率との設定方法（その１）を説明するための図である。
【図７】図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、それぞれ有機延伸膜の屈折率と液晶の屈折率との設定方法（その２）を説明するための図である。
【図８】図８（Ａ）〜図８（Ｅ）は、それぞれ偏光ホログラム素子の製造方法を説明するための図（その１）である。
【図９】図９（Ａ）〜図９（Ｄ）は、それぞれ偏光ホログラム素子の製造方法を説明するための図（その２）である。
【図１０】図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、それぞれ偏光ホログラム素子の製造方法を説明するための図（その３）である。
【符号の説明】
１５…光ディスク（情報記録媒体）、２０…光ディスク装置、２３…光ピックアップ装置、４０…ＣＰＵ（処理装置）、５１ａ…半導体レーザ（光源）、５３…偏光ホログラム素子（偏光回折素子）、５３ａ…第１ガラス基板（透明部材）、５３ｃ…有機延伸膜（有機高分子膜）、５３ｅ…液晶、５９…受光器（光検出器）、６０…対物レンズ、ＭＣ…有機延伸膜（有機高分子膜）、ＬＣ…液晶。

Claims (14)

1. 光学的異方性を有し、その一側の面に周期的な凹凸格子が形成された高分子膜と；
   前記凹凸格子に対向して配置され、光に対してほぼ透明な透明部材と；を備え、
   前記高分子膜と前記透明部材との間の前記凹凸格子の少なくとも凹部に、前記高分子膜の光学的異方性と所定の関係にある光学的異方性を有する液晶が充填されていることを特徴とする偏光回折素子。
2. 前記高分子膜では、第１の方向の屈折率ｎ_１ｅと前記第１の方向に直交する第２の方向の屈折率ｎ_１ｏとが異なり、
   前記液晶では、前記第１の方向の屈折率ｎ_２ｅと前記第２の方向の屈折率ｎ_２ｏとが異なることを特徴とする請求項１に記載の偏光回折素子。
3. 前記屈折率ｎ_１ｏと前記屈折率ｎ_２ｏとは、前記凹凸格子の深さｈ、入射する光の波長λ及び任意の整数ｍを用いて、（ｎ_１ｏ−ｎ_２ｏ）・ｈ≒ｍλを満足する関係にあることを特徴とする請求項２に記載の偏光回折素子。
4. 前記屈折率ｎ_１ｅと前記屈折率ｎ_２ｅとは、（ｎ_１ｅ−ｎ_２ｅ）・ｈ≒（ｍ＋１／２）λを満足する関係にあることを特徴とする請求項３に記載の偏光回折素子。
5. 前記屈折率ｎ_１ｅと前記屈折率ｎ_２ｅとは、前記凹凸格子の深さｈ、入射する光の波長λ及び任意の整数ｍを用いて、（ｎ_１ｅ−ｎ_２ｅ）・ｈ≒（ｍ＋１／２）λを満足する関係にあることを特徴とする請求項２に記載の偏光回折素子。
6. 前記屈折率ｎ_１ｅ、前記屈折率ｎ_１ｏ、前記屈折率ｎ_２ｅ、及び前記屈折率ｎ_２ｏは、ｎ_２ｅ＜ｎ_２ｏ≒ｎ_１ｏ＜ｎ_１ｅ、もしくは、ｎ_２ｅ＞ｎ_２ｏ≒ｎ_１ｏ＞ｎ_１ｅを満足する関係にあることを特徴とする請求項４又は５に記載の偏光回折素子。
7. 前記屈折率ｎ_１ｅと前記屈折率ｎ_２ｅとは、前記凹凸格子の深さｈ、入射する光の波長λ及び任意の整数ｍを用いて、（ｎ_１ｅ−ｎ_２ｅ）・ｈ≒ｍλを満足する関係にあることを特徴とする請求項２に記載の偏光回折素子。
8. 前記屈折率ｎ_１ｏと前記屈折率ｎ_２ｏとは、（ｎ_１ｏ−ｎ_２ｏ）・ｈ≒（ｍ＋１／２）λを満足する関係にあることを特徴とする請求項７に記載の偏光回折素子。
9. 前記屈折率ｎ_１ｏと前記屈折率ｎ_２ｏとは、前記凹凸格子の深さｈ、入射する光の波長λ及び任意の整数ｍを用いて、（ｎ_１ｏ−ｎ_２ｏ）・ｈ≒（ｍ＋１／２）λを満足する関係にあることを特徴とする請求項２に記載の偏光回折素子。
10. 前記屈折率ｎ_１ｅ、前記屈折率ｎ_１ｏ、前記屈折率ｎ_２ｅ、及び前記屈折率ｎ_２ｏは、ｎ_２ｏ＜ｎ_２ｅ≒ｎ_１ｅ＜ｎ_１ｏ、もしくは、ｎ_２ｏ＞ｎ_２ｅ≒ｎ_１ｅ＞ｎ_１ｏを満足する関係にあることを特徴とする請求項８又は９に記載の偏光回折素子。
11. 前記高分子膜は、高分子の有機材料が前記第１の方向に延伸され、成形された有機高分子膜であることを特徴とする請求項２〜１０のいずれか一項に記載の偏光回折素子。
12. 偏光回折素子の製造方法であって、
    光学的異方性を有する高分子膜の一方の面に周期的な凹凸格子を形成する第１工程と；
    前記凹凸格子と対向するように、光に対してほぼ透明な透明部材を前記高分子膜に固定する第２工程と；
    前記高分子膜と前記透明部材との間の前記凹凸格子の少なくとも凹部に、前記高分子膜の光学的異方性と所定の関係にある光学的異方性を有する液晶を充填する第３工程と；を含む偏光回折素子の製造方法。
13. 情報記録媒体の記録面に光を照射し、前記記録面からの反射光を受光する光ピックアップ装置であって、
    光源と；
    前記光源から出射される光束を前記記録面に集光する対物レンズと、前記記録面で反射され前記対物レンズを介した戻り光束の光路上に配置され、前記戻り光束をその光路上から分岐する請求項１〜１１のいずれか一項に記載の偏光回折素子とを含む光学系と；
    前記偏光回折素子で分岐された前記戻り光束を受光する光検出器と；を備える光ピックアップ装置。
14. 情報記録媒体に対して、情報の記録、再生及び消去のうち少なくとも再生を行なう光ディスク装置であって、
    請求項１３に記載の光ピックアップ装置と；
    前記光ピックアップ装置からの出力信号を用いて、前記情報の記録、再生及び消去のうち少なくとも再生を行なう処理装置と；を備える光ディスク装置。

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