JP2010238350A - 光ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分光により光量分布が補正される光ヘッド装置を提供する。
【解決手段】レーザ光源と、偏光ビームスプリッタと、光量モニター用光検出器と、信号光用検出器と、光軸を含む中心領域である第１の領域と、第１の領域の周辺において形成され、第１の領域より出射する光の偏光状態とは異なる偏光状態の光を出射する第２の領域とを有し、第１の領域と前記第２の領域のうち少なくとも一方は複屈折性材料により形成される空間分割位相差素子と、を有し、レーザ光源からの光を空間分割位相差素子に入射し、空間分割位相差素子における第１の領域を出射した光の一部は偏光ビームスプリッタにより偏向され光量モニター用光検出器に入射させ、第１の領域を出射した光の他の一部及び、第２の領域を出射する光は偏光ビームスプリッタを透過し前記光ディスクを照射し、光ディスクからの反射光を信号光用検出器に入射させることを特徴とする光ヘッド装置を提供することにより上記課題を解決する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光ストレージを扱う光学系として、ＣＤ、ＤＶＤ、光磁気ディスクなどの光記録媒体および、「Ｂｌｕ−ｒａｙ」（登録商標：以下ＢＤ）などの高密度光記録媒体（以下、「光ディスク」という）に情報の記録および／または再生（以下、「記録・再生」という。）を行う光ヘッド装置に関する。

光記録媒体としてＤＶＤやＣＤなどの光ディスクが普及し、高密度情報記録光ディスクＢＤが製品化され、光ディスクへの情報の記録及び光ディスクに記録されている情報の再生に光ヘッド装置が用いられる（例えば、特許文献１、２）。

図１４に基づき従来の光ヘッド装置２００について説明する。なお、図１４は、従来の光ヘッド装置２００のＸＺ面を示す構成模式図である。

従来の光ヘッド装置２００は、半導体レーザ光源２０１、１／２波長板２０２、偏光ビームスプリッタープリズム２０３、光量モニター用光検出器２０４、コリメートレンズ２０５、１／４波長板２０６、対物レンズ２０７、光検出器２０９を有している。ここで、偏光ビームスプリッタ２０３はＺ方向に進行する光のうちＸ軸方向（紙面に水平方向）に偏光を有する光を直進透過させ、Ｙ軸方向（紙面に垂直方向）の直線偏光の光を反射する機能を有する。なお、偏光を有する光を以下、「直線偏光」という。

半導体レーザ光源２０１から出射されたレーザ光のうち、１／２波長板２０２を透過し、偏光ビームスプリッタープリズム２０３を直進透過したＸ軸方向の直線偏光の光は、コリメートレンズ２０５により平行光となり、１／４波長板２０６で円偏光の光となり、対物レンズ２０７により光ディスク２１０の情報記録面に集光される。集光された光は情報記録面で逆回りの円偏光の光となって反射され対物レンズ２０７により平行光となり、１／４波長板２０６でＹ軸方向の直線偏光の光となってコリメートレンズ２０５を透過し、偏光ビームスプリッタープリズム２０３に入射する。入射したＹ軸方向の直線偏光の光は偏光ビームスプリッタープリズム２０３において偏向され光検出器２０９に入射する。光検出器２０９では、入射した光の情報に基づき光ディスク２１０の情報記録面に記録されている情報を検出する。

一方、半導体レーザ光源２０１から出射されたレーザ光のうち、１／２波長板２０２を透過し、偏光ビームスプリッタープリズム２０３において反射されたＹ軸方向の直線偏光の光は、偏向されて光量モニター用光検出器２０４側に入射し、半導体レーザ光源２０１から発せられるレーザ光のパワーがモニターされる。ここで、モニター用光検出器２０４によりモニターされる光量が一定の値となるように、半導体レーザ光源２０１のドライバに対して電気信号を送信する図示しない制御回路が付加されている。このように、モニター用光検出器２０４の光量を調整することによって、光ディスク２１０へ向かう光量を調整することができる。

従って、１／２波長板２０２を調整することにより、半導体レーザ光源２０１より出射された光の偏光状態（Ｘ軸方向の直線偏光とＹ軸方向の直線偏光との比率）を調整し、偏光ビームスプリッタープリズム２０３において、光ディスク２１０に向かう光と、光量モニター用光検出器２０４に向かう光を分岐させることができる。なお、光ディスク２１０に向かう光の光量と、光量モニター用光検出器２０４に向かう光の光量との調整は、１／２波長板２０２を調整することにより行われる。

即ち、図に示す光ヘッド装置は、半導体レーザ光源２０１から出射される光がＹ軸方向の直線偏光の光であり、１／２波長板２０２を通過することにより、Ｘ軸方向の直線偏光の光にＹ軸方向の直線偏光の光が含まれた光となる。１／２波長板２０２は、半導体レーザ光源２０１から発射する光の波長に対して半波長分の位相差を発生させる機能を有し、上記のようにＹ軸方向の直線偏光の光が入射する場合、１／２波長板２０２の光学軸方向を調整することによって１／２波長板２０２を透過する光の偏光状態を変えることができる。例えば、１／２波長板２０２の光学軸をＸＹ平面においてＹ軸（入射する直線偏光の方向）に対して４５°方向と平行に配置すると、１／２波長板２０２を透過する光はほぼＸ軸方向の直線偏光の光となるが、この角度を変えることによって、Ｘ軸方向の直線偏光の成分とＹ軸方向の直線偏光の成分とを含む偏光状態とすることができる。

そして、１／２波長板２０２を透過したＹ軸方向の直線偏光の光は、偏光ビームスプリッタープリズム２０３において反射し偏向されて、光量モニター用光検出器２０４に入射する。また、１／２波長板２０２を透過したＸ軸方向の直線偏光の光は、偏光ビームスプリッタープリズム２０３を直進透過し、上記に説明した光路を辿って光検出器２０９に入射し、光ディスクからの信号が検出される。

特開２００５−１８８１３号公報 特開２００１−２２９５６９号公報

従来の光ヘッド装置では、１／２波長板２０２を透過する光はいずれも同じ偏光状態であるので、偏光ビームスプリッタープリズム２０３において光ディスク２１０側へ直進透過する光と反射されてモニター用光検出器２０４へ偏向される光との比は、光軸付近であっても光軸から離れた部分であっても同じである。しかしながら、半導体レーザのパワー分布の関係から以下に説明する問題が発生する。

まず、図１５に基づき半導体レーザから出射する光のパワー分布について説明する。図１５（ａ）に示すように、半導体レーザ光源２０１の出射光は端面発光のレーザ活性層の構造より、長辺に略平行なＹ軸方向の直線偏光の光となる。また、発光面から充分離れた位置の強度分布であるファー・フィールド・パターン（ＦＦＰ）は長辺方向に比べ短辺方向の放射角が大きな非軸対称光強度分布を有しており、最大出射光強度の軸を含む断面の強度はガウス分布となっている。Ｘ軸方向およびＹ軸方向のＦＦＰ光強度分布を図１５（ｂ）および（ｃ）に示す。

このような非軸対称光強度分布の出射光を円形有効径で開口数（＝ＮＡ）を規定するコリメートレンズ２０５および対物レンズ２０７で光ディスク２１０の情報記録面に集光した場合、強度分布を反映した実効的な開口数は非軸対称となる。そして、集光するスポット径は対物レンズ２０７におけるこの実効的な開口数に反比例するため、半導体レーザ光源２０１の出射光放射角が小さいＹ軸方向に分布する光に比べ、出射光放射角が大きいＸ軸方向に分布する光がより集光された楕円形状のスポットとなる。

このとき、具体的に、コリメートレンズ２０５のＮＡを放射角が大きいＸ軸方向に分布する光が取り込まれるように設定する場合、一方で放射角が小さいＹ軸方向に分布する光は対物レンズの開口中心部に集中するため、開口境界域の光量は極めて僅かとなり実効的な開口数は小さくなるので、光ディスク上で集光スポットが広がってしまうといった問題がある。また、コリメートレンズ２０５のＮＡを放射角が小さいＹ軸方向に分布する光が取り込まれるように設定する場合、円形のスポット形状には近づくが、一方で放射角が大きいＸ軸方向に分布する光は、コリメートレンズ２０５の開口径外に広く分布するため大幅な光量損失を招くという問題がある。

光ディスク２１０の情報記録面上に集光するスポットが楕円形状である場合、光ディスク２１０の同心円あるいは渦巻き状のトラックに沿って記録された情報を再生するために、楕円の短軸方向と光ディスクの半径方向とが一致するように設計されている。これは、光ヘッド装置２００が、光ディスク２１０の回転にともなう半径方向のトラック偏心に追随するため、対物レンズ２０７を図示しないアクチュエータに搭載して高速でトラックと垂直な方向に往復させるトラッキングシフトをするとき、対物レンズ２０７に入射する光の強度分布の変動にともなって集光スポットが拡大して本来集光すべきでない隣接するトラックに到達しないように工夫したものである。しかし、対物レンズ２０７に入射する光の強度分布の変動が大きくなって集光スポットが拡大すると、隣接するトラックの反射光がノイズとなって本来再生すべき信号光に重畳するクロストーク現象が生じるため、情報を再生する品質が低下するという問題があった。

また、従来の光ヘッド装置２００では、半導体レーザ光源２０１から偏光ビームスプリッタープリズム２０３に入射した光のうち、すべてのＹ軸方向の直線偏光の光を反射してモニター用光検出器２０４側に偏向させるので、まず、光ディスク２１０側へ進行する光量が低減されるため、光利用効率が低下するという問題があった。さらに、発散光中にモニター用光検出器２０４を配置すると、偏光ビームスプリッタープリズム２０３で反射されたＹ軸方向の直線偏光の光の中心部の光量しかモニターできないため光利用効率が低下してＳＮ比の低下や光量を制御させるための応答性が劣化する。また、これを改善するためには、モニター用光検出器２０４の受光面積を大きくしなければならず、また、モニター用光検出器２０４の受光面積を小さくするために集光レンズを配置しなければならず、いずれにしても光ヘッド装置の大型化を招くという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、光ディスクの情報記録面に収束されるレーザ光の光量分布の変動を小さくするとともに、装置の大型化を招くことなくモニター用光検出器のＳＮ比が高くかつモニター用光検出器の受光面積が小さくすることが可能な光ヘッド装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、情報記録層が設けられている光ディスクにおいて情報の記録または再生を行うための光ヘッド装置であって、レーザ光源と、偏光ビームスプリッタと、光量モニター用光検出器と、信号光用検出器と、光軸を含む中心領域である第１の領域と、前記第１の領域の周辺において形成され、前記第１の領域より出射する光の偏光状態とは異なる偏光状態の光を出射する第２の領域とを有し、前記第１の領域と前記第２の領域のうち少なくとも一方は複屈折性材料により形成される空間分割位相差素子と、を有し、前記レーザ光源からの光を前記空間分割位相差素子に入射し、前記空間分割位相差素子における前記第１の領域を出射した光の一部は偏光ビームスプリッタにより偏向され前記光量モニター用光検出器に入射させ、前記第１の領域を出射した光の他の一部及び、前記第２の領域を出射する光は前記偏光ビームスプリッタを透過し前記光ディスクを照射し、前記光ディスクからの反射光を前記信号光用検出器に入射させることを特徴とする。

また、本発明は、前記光軸と直交する前記空間分割位相差素子の面における前記第１の領域の形状は、楕円または長方形であることを特徴とする。

また、本発明は、前記第１の領域と前記第２の領域は、いずれも複屈折性材料を含み、前記第１の領域に入射する光に対する屈折率異方性と、第２の領域に入射する光に対する屈折率異方性とが異なることを特徴とする。

また、本発明は、前記空間分割位相差素子は、前記第１の領域のみに形成される第１の位相差板と、前記第１の領域及び前記第２の領域に形成される第２の位相差板と、が重なることを特徴とする。

また、本発明は、前記空間分割位相差素子における前記第１の領域と前記第２の領域は、同じ複屈折性材料により形成される複屈折性材料層を有し、前記複屈折性材料層における前記第１の領域と前記第２の領域との厚さが異なることを特徴とする。

また、本発明は、前記空間分割位相差素子における前記第１の領域と前記第２の領域とは、同じ複屈折性材料により形成される複屈折性材料層を有し、前記複屈折性材料層における前記第１の領域と前記第２の領域とは、厚さが同じであって、厚さ方向に揃った光学軸方向が互いに異なることを特徴とする。

また、本発明は、前記空間分割位相差素子における前記第１の領域と前記第２の領域は、複屈折性材料により形成される複屈折性材料層を有し、前記複屈折性材料層における前記第１の領域と前記第２の領域とは、光学軸が厚さ方向に捩れてなる角度が互いに異なることを特徴とする。

また、本発明は、前記空間分割位相差素子は、第１の位相差板と第２の位相差板とが重ねて配置されているものであって、前記空間分割位相差素子面内の直線Ａを基準に、前記空間分割位相差素子に入射する直線偏光の光の偏光方向の角度をθｉｎ〔°〕とし、前記第１の領域における前記偏光方向に対する出射する直線偏光の光の偏光方向の角度をθｏｕｔ_１〔°〕とし、前記空間分割位相差素子に入射する直線偏光の光の偏光方向を基準に、前記第１の位相差板における前記第１の領域の複屈折性材料層の遅相軸方向の角度をα_１〔°〕とし、前記第２の位相差板における前記第１の領域の複屈折性材料層の遅相軸方向の角度をα_２〔°〕とし、前記空間分割位相差素子に入射する波長λの光に対して、前記第１の位相差板における前記第１の領域の複屈折性材料層において生じる位相差をＲｅ_１（λ）〔°〕とし、前記第２の位相差板における前記第１の領域の複屈折性材料層において生じる位相差をＲｅ_２（λ）〔°〕とし、前記直線Ａを基準に、前記第２の領域における前記偏光方向に対する出射する直線偏光の光の偏光方向の角度をθｏｕｔ_２〔°〕とし、前記空間分割位相差素子に入射する直線偏光の光の偏光方向を基準に、前記第１の位相差板における前記第２の領域の複屈折性材料層の遅相軸方向の角度をα_３〔°〕とし、前記第２の位相差板における前記第２の領域の複屈折性材料層の遅相軸方向の角度をα_４〔°〕とし、前記空間分割位相差素子に入射する波長λの光に対して、前記第１の位相差板における前記第２の領域の複屈折性材料層において生じる位相差をＲｅ_３（λ）〔°〕とし、前記第２の位相差板における前記第２の領域の複屈折性材料層において生じる位相差をＲｅ_４（λ）〔°〕とした場合において、下記（１）から（６）に示す式
｜θｏｕｔ_１−θｉｎ｜＝２×｜α_１−α_２｜・・・・・・・・・・・（１）
１５０＋３６０×ｍ_１≦Ｒｅ_１（λ）≦２１０＋３６０×ｍ_１・・・・（２）
１５０＋３６０×ｎ_１≦Ｒｅ_２（λ）≦２１０＋３６０×ｎ_１・・・・（３）
｜θｏｕｔ_２−θｉｎ｜＝２×｜α_３−α_４｜・・・・・・・・・・・（４）
１５０＋３６０×ｍ_２≦Ｒｅ_３（λ）≦２１０＋３６０×ｍ_２・・・・（５）
１５０＋３６０×ｎ_２≦Ｒｅ_４（λ）≦２１０＋３６０×ｎ_２・・・・（６）
（ｍ_１、ｎ_１、ｍ_２、ｎ_２は、正の整数）を満たしていることを特徴とする。

また、本発明は、前記空間分割位相差素子における前記複屈折性材料は、高分子液晶であることを特徴とする。

また、本発明は、前記空間分割位相差素子の一方の面に回折格子が形成されており、前記第１の領域及び前記第２の領域において、一方の偏光方向の光は透過し、前記一方の偏光方向の光と垂直な他方の偏光方向の光は回折されることを特徴とする。

また、本発明は、前記レーザ光源より前記空間分割位相差素子に照射される光束は、前記第１の領域よりも大きな面積であることを特徴とする。

本発明によれば、光ディスクの情報記録面に収束されるレーザ光の光量分布の変動を小さくするとともに、装置の大型化を招くことなくモニター用光検出器のＳＮ比が高くかつモニター用光検出器の受光面積が小さくすることが可能な光ヘッド装置を提供することができる。

第１の実施の形態における光ヘッド装置の構成模式図 第１の実施の形態における空間分割位相差素子の断面模式図 第１の実施の形態における空間分割位相差素子の平面模式図 第１の実施の形態における光ヘッド装置の偏光ビームスプリッタープリズム透過後のＦＦＰ光強度分布図 第２の実施の形態における空間分割位相差素子の断面模式図 第３の実施の形態における空間分割位相差素子の断面模式図 第３の実施の形態における空間分割位相差素子の平面模式図 第３の実施の形態における光ヘッド装置の偏光ビームスプリッタープリズム透過後のＦＦＰ光強度分布図 第４の実施の形態における空間分割位相差素子の断面模式図 第５の実施の形態における空間分割位相差素子の断面模式図 第６の実施の形態における空間分割位相差素子の断面模式図 空間分割位相差素子１７０の領域Ａ又は領域Ｂにおける平面模式図 第７の実施の形態における空間分割位相差素子の断面模式図 従来の光ヘッド装置の構成模式図 半導体レーザの説明図

本発明を実施するための形態について、以下に説明する。

〔第１の実施の形態〕
（光ヘッド装置）
第１の実施の形態における光ヘッド装置について図１に基づき説明する。図１は、本実施の形態における光ヘッド装置１００の構成を示すものであり、光ヘッド装置１００におけるＸＺ面を示す構成模式図である。

本実施の形態における光ヘッド装置１００は、半導体レーザ光源１０１、空間分割位相差素子１０２、偏光ビームスプリッタープリズム１０３、光量モニター用光検出器１０４、コリメートレンズ１０５、１／４波長板１０６、対物レンズ１０７、光検出器１０９を有している。また、半導体レーザ光源１０１から光ディスク１１０までの光路を「往路」、光ディスク１１０から光検出器１０９までの光路を「復路」とする。

半導体レーザ光源１０１から出射されたＹ軸方向の直線偏光の光であるレーザ光のうち、空間分割位相差素子１０２を透過し、偏光ビームスプリッタープリズム１０３を透過したＸ軸方向の直線偏光の光は、コリメートレンズ１０５により平行光となり、１／４波長板１０６で円偏光の光となり、対物レンズ１０７により光ディスク１１０の情報記録面に集光される。集光された光は、情報記録面で逆回りの円偏光の光となって反射され対物レンズ１０７により平行光となり、１／４波長板１０６で往路と直交するＹ軸方向の直線偏光の光となってコリメートレンズ１０５を透過し、偏光ビームスプリッタープリズム１０３に入射する。入射した光は偏光ビームスプリッタープリズム１０３により偏向され光検出器１０９に入射する。光検出器１０９では、入射した光の情報に基づき光ディスク１１０の情報記録面に記録されている情報を検出する。

一方、半導体レーザ光源１０１から出射されたレーザ光のうち、空間分割位相差素子１０２を透過し、偏光ビームスプリッタープリズム１０３において偏向されたＹ方向の直線偏光の光は、光量モニター用光検出器１０４に入射し、半導体レーザ光源１０１から発せられるレーザ光のパワーが検出される。つまり、モニター用光検出器１０４によりモニターされる光量が一定の値となるように、半導体レーザ光源１０１のドライバに対して電気信号を送信する図示しない制御回路が付加されている。

（空間分割位相差素子）
次に、図２および図３に基づき本実施の形態における空間分割領域位相差素子１０２について説明する。図２は、空間分割領域位相差素子１０２の断面模式図であり、図３は、平面模式図である。

空間分割位相差素子は、光軸に垂直な平面において、光軸を含む領域Ａと、領域Ａの周辺に位置する領域Ｂを含む。そして、領域Ａを透過する光の偏光状態は同一であって、領域Ｂを透過する光の偏光状態も同一であるが、領域Ａを出射する光と領域Ｂを出射する光の偏光状態は互いに異なる。領域Ａと領域Ｂとは少なくとも一方は、入射する光の偏光状態を変える複屈折性材料から構成されていればよく、後述する実施形態においても同様である。以下、本実施形態に係る空間分割領域位相差素子１０２の領域Ａおよび領域Ｂはいずれも複屈折性材料により構成するものとして説明する。このように、いずれも複屈折性材料により構成すると、領域Ａを透過する光の偏光状態および領域Ｂを透過する光の偏光状態をそれぞれ自由に設計することができる。

空間分割位相差素子１０２は、コリメートレンズ１０５の有効径ＮＡに対応した入射光において、中心部（光軸）を含む領域Ａと領域Ａの周囲の領域Ｂとでは光の出射偏光の状態が異なるように複屈折性材料が分割して形成されている。例えば、半導体レーザ光源１０１の出射光であるＹ軸方向の直線偏光の光を、領域Ｂでは９０°偏光方向が回転したＸ軸方向の直線偏光の光に変換し、領域ＡではＸ軸方向の直線偏光の光とＹ軸方向の直線偏光の光とを含む偏光状態に変換するものである。これにより領域Ｂを透過した光は、偏光ビームスプリッタープリズム１０３を直進透過するが、領域Ａを透過した光のうちＹ軸方向の直線偏光の光は、偏光ビームスプリッタープリズム１０３において反射され光量モニター用光検出器１０４の受光面に入射する。尚、領域Ａは第１の領域に相当し、領域Ｂは第２の領域に相当する。

一方、Ｘ軸方向の直線偏光の光は、偏光ビームスプリッタープリズム１０３を直進透過し、コリメートレンズ１０５および対物レンズ１０７により光ディスク１１０の情報記録面において回折限界まで集光される。このため、有効径ＮＡ内を透過する波面が揃っていることが望ましい。一方、Ｙ軸方向の直線偏光の光は光量をモニターするためものであり、Ｘ軸方向の直線偏光の光と波面が揃うものであっても位相差を有するものであってもよい。従って、空間分割位相差素子１０２の領域Ａを出射する光はＸ軸およびＹ軸方向の直線偏光成分からなる直線偏光の光または楕円偏光の光であるが、領域Ａを出射するＸ軸方向の直線偏光と領域Ｂを出射するＸ軸方向の直線偏光の透過波面は揃うように構成されている。

図３において、領域Ａを出射する全光強度をＩ_Ｏとし、領域Ａを出射する光のうち領域Ｂを出射する偏光方向と直交する直線偏光の光の光強度Ｉ_Ａとする。このときの光量比Ｉ_Ａ／Ｉ_Ｏをα（０＜α＜１）とすると、光ディスク１１０の情報記録面の集光スポットビーム形状におけるサイドローブを増加させないためにはα≦０．５であることが好ましい。さらに、光量モニター用に一定の光量を利用することにともなって光ディスク１１０へ集光される光量の低下を抑制するためには、α≦０．３であることが好ましい。また、高いＳＮ比で光量モニターするためには、α≧０．０５であることがより一層好ましい。このような領域Ａの光量比αを得るために、空間分割位相差素子１０２は複屈折性材料からなる位相差板１１４ａおよび位相差板１１４ｂを含んで構成される。

また、領域Ａは半導体レーザ光源１０１からの出射光の強度分布を均一化する形状であることが好ましい。具体的には、領域Ｂの出射偏光と直交する領域Ａの出射偏光の光は偏光ビームスプリッタープリズム１０３により反射されてモニター用光検出器１０４側へ偏向されるため、半導体レーザ光源１０１の出射光強度分布の中心部を低下させて光強度分布を均一化することができる。領域Ａは円形でもよいが、半導体レーザ光源１０１のＦＦＰの光強度は一般にガウス分布（図１５）であり、その強度分布を有効に均一化するために楕円形や長方形の形状とすることが好ましい。図３に示す領域Ａは、例として、長軸の長さａ、短軸の長さｂの楕円形の形状により形成されている。

次に、図２を用いて空間分割位相差素子１０２の具体的な構成について説明する。空間分割位相差素子１０２は、位相差板１１４ｂが片面に形成された透光性基板１１１と、位相差板１１４ａが形成された透光性基板１１２とを光学的に等方性な均質屈折率透明材料である充填材により充填し接合する。なお、充填材により充填材層１１３が形成される。尚、空間分割位相差素子１０２は、一体化された構成に限らず、例えば、透光性基板１１２と位相差板１１４ａ、充填材層１１３の一部を含む部分と、透光性基板１１１と位相差板１１４ｂ、充填材層１１３の一部を含む部分とが分離して構成されていてもよい。以下、実施形態における空間分割位相差素子はいずれも一体化された構成としているが、一体型と同等の機能を有するものであれば、分離された構成としてもよい。

位相差板１１４ｂは、Ｙ軸方向の直線偏光の光をＸ軸方向の直線偏光の光に透過変換する複屈折性材料で有ればどのような材料や構成でもよい。例えば、ＸＹ面において、Ｙ軸に対して４５°方向にラビング処理された不図示の配向膜が片面に形成された透光性基板１１１に液晶モノマーを所定の膜厚ｄとなるように塗布して重合硬化させることにより、基板面に平行でラビング処理された方向に液晶分子の長軸方向が揃った高分子液晶膜の位相差板１１４ｂが得られる。ここで、所定の膜厚ｄは、高分子液晶膜の常光屈折率および異常光屈折率をそれぞれｎ_ｏ、ｎ_ｅ、入射光の波長をλとした場合、（ｎ_ｅ−ｎ_ｏ）×ｄ＝（２ｍ＋１）×λ／２により定まる値（ｍ≧０の整数）であり、入射偏光を９０°回転する１／２波長板を得ることができる。

また、このほかにツイスト型の高分子液晶膜を用いることもできる。この場合、Ｙ軸方向にラビング処理された不図示の配向膜が片面に形成された透光性基板１１１とＸ軸方向にラビング処理された不図示の配向膜が片面に形成された不図示の透光性基板をガラスビーズ等のギャップ制御材およびシール材を用いて空セルを作製し、液晶モノマーを空セル内に注入して重合硬化させ、片側の透光性基板を離型させることにより液晶分子の配向が基板面に平行ではあるが層内では９０°捻れた高分子液晶膜の位相差板１１４ｂを得ることができる。また、（低分子の）ツイストネマティック液晶と同様に、上述のように所望の膜厚ｄを定めて形成することにより９０°偏光回転の位相差板を得ることができる。

位相差板１１４ａは、位相差板１１４ｂを透過してＸ軸方向の直線偏光となった光のうちＹ軸方向の直線偏光の光の光量比がαとなるように変換することができる複屈折性材料であればどのような材料や構成であってもよい。

尚、有効径ＮＡに入射する光を光ディスク１１０の情報記録面に回折限界まで有効径ＮＡに入射する光を集光させるため、領域Ａを出射する光のうちＸ軸方向の直線偏光と領域Ｂを出射するＸ軸方向の直線偏光の透過波面が揃うよう光学的に等方性となる均質屈折率透明材料である充填材層１１３を構成する充填材の屈折率ｎ_ｓを調整する。具体的には、領域Ｂの出射する直線偏光の光に対して位相差板１１４ａと充填材層１１３の光路長とが等しくなるよう充填材層１１３の屈折率ｎ_ｓを高分子液晶の常光屈折率ｎ_ｏと異常光屈折率ｎ_ｅの間の値に調整する。

このようにして得られた空間分割位相差素子１０２において、領域Ａを透過したＹ軸方向の直線偏光の成分の光は偏光ビームスプリッタープリズム１０３により反射されて光量モニター用光検出器１０４へ入射する。一方、空間分割位相差素子１０２の有効径ＮＡを通過したＸ軸方向の直線偏光の成分の光は偏光ビームスプリッタープリズム１０３を直進透過する。図４は、このとき偏光ビームスプリッタープリズム１０３を透過した光の強度分布を示すものである。図４（ａ）は、偏光ビームスプリッタープリズム１０３を透過後の光のＸ軸方向の強度分布を示し、図４（ｂ）は、偏光ビームスプリッタープリズム１０３を透過後の光のＹ軸方向の強度分布を示す。なお、これらはいずれも光軸を含む強度分布を示すものであって、この強度分布を有する光が光ディスク１１０の情報記録面に集光される。

このような空間分割位相差素子１０２を用いることにより、領域Ａに相当する中心部に入射する光量の一部が光量モニター光検出器１０４に用いられるため、有効径ＮＡ内の光の強度分布を均一化させることができる。ここでいう均一化とは、有効径ＮＡを透過する光の強度分布において、空間分割位相差素子１０２を用いない場合の有効径ＮＡに相当する光の強度分布のうちの最大値と最小値との差に対して、空間分割位相差素子１０２を用いた場合の領域Ａを透過する光の強度分布のうちの最大値と最小値との差を小さくすることをいう。

このように、有効径ＮＡ内の光の強度分布を均一化することよって、実効的な開口数ＮＡが改善されるので光ディスク１１０の情報記録面上の集光スポットを縮小化することができる。なお、実効的な開口数ＮＡとは、幾何学的な開口形状に開口内の実際の光量分布の影響を反映した開口数を意味する。開口内の光強度分布が均一となる場合の集光スポット径に対して、同じ開口数で開口内の周辺の強度が中心に対して低下した場合の光強度分布の集光スポット径は拡大するため、この場合、実効的な開口数（均一光強度分布とした場合の集光スポット径となる開口数）は低下したことになる。即ち、周辺部が中心部に比べて光量が低下するガウス分布に対して、中心部の光量を低下させ中心部に対する周辺部の光量比を相対的に増加させることにより、集光スポット径を小さくすることができるものであり、光量分布を均一に近づけることにより、集光スポット径を小さくすることができるのである。

さらに、領域Ａに相当する中心部における光量の一部のみを光量モニターのために用いることから、光量モニター用光検出器１０４の受光領域を小さくすることができ、また、光電変換信号のＳＮ比を高めたり、半導体レーザ光源の制御の応答性を速めたりする点で優れた特性が得られる。

なお、本実施の形態における空間分割位相差素子１０２は２種類の位相差板１１４ａと１１４ｂを含む構成としたが、領域Ａにのみ複屈折性材料の位相差板１１４ａを形成したものであってもよい。この場合、半導体レーザ光源１０１の出射光をＸ軸方向の直線偏光の光とし、領域Ｂを出射する光は、偏光方向が回転することなくＸ軸方向の直線偏光のまま偏光ビームスプリッタープリズム１０３を直進透過するが、領域ＡではＹ軸方向の直線偏光の成分の光が偏光ビームスプリッタープリズム１０３により反射されて光量モニター用光検出器１０４へ入射する。この構成では、光ディスク１１０の記録面における集光スポット形状を考慮した配置とすることで、同様の機能を有する光ヘッド装置を実現できる。また、空間分割位相差素子の製造工程を短縮することができるため、低コストで光ヘッド装置を得ることができる。

〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態に係る光ヘッド装置に使用する空間分割位相差素子について説明する。本実施の形態の空間分割位相差素子は、複屈折性材料層が一方の基板にのみ形成され、複屈折性材料層の厚さが領域Ａと領域Ｂとで異なる形状を有する。なお、後述する空間分割位相差素子１２０の平面から見た領域Ａと領域Ｂの考え方は第１の実施形態に係る空間分割位相差素子１０２と同じである。また、空間分割位相差素子１２０は、第１の実施の形態における光ヘッド装置において、空間分割位相差素子１０２に代えて用いることができる。

図５に基づき本実施形態に係る空間分割位相差素子１２０について説明する。図５は、本実施形態に係る空間分割位相差素子１２０の断面模式図である。本実施の形態における空間分割位相差素子１２０は、透光性基板１２１上に、領域Ａと領域Ｂとで厚さが異なる複屈折性材料層１２５が形成される。そして、複屈折性材料層１２５の少なくとも凹部を充填するように充填材からなる充填材層１２３が形成され、透光性基板１２２によって挟持されて構成される。

次に、本実施の形態における空間分割位相差素子１２０の製造方法について説明する。

最初に、透光性基板１２１上に厚さが均一となる複屈折性材料層を形成する。この複屈折性材料層は、例えば、高分子液晶からなる場合、第１の実施形態に係る空間分割位相差素子１０２と同様の方法で形成する。また、高分子液晶に限らず他の複屈折性材料を用いることもできる。そして、複屈折性材料層にフォトレジストを塗布した後、露光、現像を行うことにより、領域Ａとなる部分に開口を有するレジストパターンを形成する。その後、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）等により領域Ａとなる部分の複屈折性材料を一定の厚さだけエッチングして複屈折性材料層を薄くする。その後、レジストパターンを除去することにより、領域Ａには薄い複屈折性材料部１２５ａが形成され、領域Ｂは、エッチングされないため厚い複屈折性材料部１２５ｂが形成される。これにより、薄い複屈折性材料部１２５ａと厚い複屈折性材料部１２５ｂからなる断面形状が凹状となる複屈折性材料層１２５が形成される。次に、透光性基板１２１の複屈折性材料層１２５が形成されている面に、光学的に等方性な均質屈折率透明材料である充填材を充填し、充填材層１２３を形成し透光性基板１２２を接合する。これにより、本実施の形態における空間分割位相差素子１２０を得ることができる。

次に、本実施の形態に係る空間分割位相差素子１２０の光学作用について図５を用いて説明する。本実施の形態に係る空間分割位相差素子１２０において、領域Ｂに相当する厚い複屈折性材料部１２５ｂに入射するＹ軸方向の直線偏光の光はＸ軸方向の直線偏光の光に変換されて出射するが、領域Ａに相当する薄い複屈折性材料部１２５ａ入射するＹ軸方向の直線偏光の光は、Ｘ軸方向の直線偏光の成分とＹ軸方向の直線偏光の成分とが混在した光となって出射される。なお、領域Ａを出射するＸ軸方向の直線偏光と領域Ｂを出射するＸ軸方向の直線偏光の透過波面が揃うように、充填材層１２３を構成する光学的に等方性となる均質屈折率透明材料である充填材の屈折率ｎ_ｓが調整されている。

このように、本実施の形態における空間分割位相差素子１２０は、形成される複屈折性材料層１２５が一層であることから、製造工程を短縮して製造することが可能である。

なお、本実施の形態における空間分割位相差素子１２０は、領域Ａが薄く、領域Ｂが厚い断面形状が凹状の複屈折性材料層１２５について詳しく説明したが、構成はこれに限らない。逆に、領域Ａが厚く、領域Ｂが薄いというように断面形状が凸状の複屈折性材料層であっても断面形状が凹状のものと同様に領域Ａを透過する偏光の光と領域Ｂを透過する偏光の光に所望の位相差を与えることができればよい。

〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態に係る光ヘッド装置に使用する空間分割位相差素子について説明する。本実施の形態の空間分割位相差素子は、第２の実施の形態に係る空間分割位相差素子における複屈折性材料層の領域Ａと領域Ｂとの境界付近より複屈折性材料層の厚さが段階的に変化している形状を有する。なお、後述する空間分割位相差素子１３０の平面から見た領域Ａと領域Ｂの考え方は第１の実施形態に係る空間分割位相差素子１０２と同じである。また、空間分割位相差素子１３０は、第１の実施の形態における光ヘッド装置において、空間分割位相差素子１０２に代えて用いることができる。

図６および図７に基づき本実施形態に係る空間分割位相差素子１３０について説明する。図６は、本実施形態に係る空間分割位相差素子１３０の断面模式図であり、図７は、本実施形態に係る空間分割位相差素子１３０の平面模式図である。本実施の形態における空間分割位相差素子１３０は、領域Ａにおける複屈折性材料層の厚さと領域Ｂにおける複屈折性材料層の厚さとが異なるものであって、領域Ａにおける複屈折性材料層の厚さは、領域Ａの中心に相当する入射する光の光軸となる位置から離れるにしたがって領域Ｂの厚さに近づくように段階的に変化しているものである。このような断面形状とすることによって、後述するように空間分割位相差素子１３０の領域Ａを出射する光の強度分布をより均一化させることができる。また、領域Ａにおいて中心（入射する光の光軸）を含まずに同じ厚さを有する、平面が輪帯形状となる領域は、ＦＦＰの強度分布のうち同一レベルの光強度となる領域と同じ程度になる領域となるように形成するとよい。

次に、本実施の形態における空間分割位相差素子１３０の製造方法について説明する。

最初に、透光性基板１３１上に厚さが均一となる複屈折性材料層を形成する。この複屈折性材料層は、例えば、高分子液晶からなる場合、第１の実施形態に係る空間分割位相差素子１０２と同様の方法で形成する。また、高分子液晶に限らず他の複屈折性材料を用いることもできる。そして、複屈折性材料層にフォトレジストを塗布した後、露光、現像を行うことにより、領域Ａとなる部分に開口を有するレジストパターンを形成する。この後、ＲＩＥ等により領域Ａとなる部分の複屈折性材料をエッチングし複屈折性材料層を薄くし、レジストパターンを除去することにより、領域Ａには薄い複屈折性材料部が形成され、領域Ｂは、エッチングされることがないため厚い複屈折性材料部１３５ｂが形成される。次に、領域Ａよりも狭い（入射する光の光軸を含む）中心領域に開口を有するレジストパターンを形成し、ＲＩＥ等により複屈折性材料をエッチングすることによりさらに複屈折性材料層を薄く加工する。

この工程を繰り返すことにより、領域Ａにおいて、複屈折性材料層の厚さが領域Ｂよりも薄い複屈折性材料部１３５ａ１、次に薄い複屈折性材料部１３５ａ２、最も薄い複屈折性材料部１３５ａ３が中心部に向けて形成された薄い複屈折性材料部１３５ａが形成される。その後、透光性基板１３１の複屈折性材料層１３５が形成されている面に、光学的に等方性な均質屈折率透明材料である充填材を充填し、充填材層１３３を形成し透光性基板１３２を接合する。これにより、本実施の形態における空間分割位相差素子１３０を得ることができる。なお、複屈折性材料層１３５は、領域Ａにおいて、段階的に厚さを薄くする加工をさらに繰り返して３段に限らず４段以上の階段状となる断面形状を有するものであってもよく、段数が増えることによって、領域Ａを出射する光の強度分布をさらに均一化させることができる。

次に、本実施の形態に係る空間分割位相差素子１３０の光学作用について図６を用いて説明する。本実施の形態に係る空間分割位相差素子１３０において、領域Ｂに相当する厚い複屈折性材料部１３５ｂに入射するＹ軸方向の直線偏光の光はＸ軸方向の直線偏光の光に変換されて出射する。一方、領域Ａに入射するＹ軸方向の直線偏光の光は、Ｘ軸方向の直線偏光の成分とＹ軸方向の直線偏光の成分とが混在した光となって出射されるが、複屈折性材料層１３５の厚さに応じて中心から周辺に向かって、つまり、複屈折性材料部１３５ａ３、複屈折性材料部１３５ａ２、複屈折性材料部１３５ａ１の順にＸ軸方向の直線偏光の成分の割合が多い光となって出射される。

これにより、空間分割位相差素子１３０を図１に示す光ヘッド装置に配置したとき、空間分割位相差素子１３０の有効径ＮＡを透過してＸ軸方向の直線偏光となった光が偏光ビームスプリッタープリズム１０３を透過すると、図８に示すようにより均一化された光強度分布となる。なお、図８（ａ）は、偏光ビームスプリッタープリズム１０３を透過後の光のＸ軸方向の強度分布を示し、図８（ｂ）は、偏光ビームスプリッタープリズム１０３を透過後の光のＹ軸方向の強度分布を示す。このように本実施の形態に係る空間分割位相差素子１３０は、図８に示されるように、光の強度分布をよりなめらかなものとすることができるため、コリメートレンズ１０５および対物レンズ１０７により光ディスク１１０の情報記録面に集光されるスポットのメインビーム周辺に発生するサイドローブの強度が減少し、隣接するトラックの反射光がノイズとなって本来再生すべき信号光に重畳するクロストークを低減することができる。この結果、より安定して高品質な情報の再生ができる光ヘッド装置を実現することができる。尚、サイドローブは有効径ＮＡ内の光強度分布の非連続な境界において発生する回折光に起因して生じ、光強度分布の非連続変化が大きいほど発生量も増加する。

〔第４の実施の形態〕
次に、第４の実施の形態に係る光ヘッド装置に使用する空間分割位相差素子について説明する。本実施の形態の空間分割位相差素子は、領域Ａと領域Ｂに形成された複屈折性材料層における複屈折性材料の光学軸方向が厚さ方向に捩れてなる角度の大きさが異なる構成を有する。なお、後述する空間分割位相差素子１４０の平面から見た領域Ａと領域Ｂの考え方は第１の実施形態に係る空間分割位相差素子１０２と同じである。また、空間分割位相差素子１４０は、第１の実施の形態における光ヘッド装置において、空間分割位相差素子１０２に代えて用いることができる。

図９に基づき本実施形態に係る空間分割位相差素子１４０について説明する。図９は、本実施形態に係る空間分割位相差素子１４０の断面模式図である。本実施の形態における空間分割位相差素子１４０は、領域Ａにおける複屈折性材料層の光学軸が厚さ方向に捩れてなる角度と領域Ｂにおける複屈折性材料層の光学軸が厚さ方向に捩れてなる角度の大きさが異なるものである。また、光学軸が厚さ方向に捩れてなる角度を以下、「ツイスト角」として説明する。なお、領域Ａにおける光学軸および領域Ｂにおける光学軸の組み合わせは進相軸同士であっても遅相軸同士であってもよいが、これらが互いに平行せず、かつ直交しないように組み合わせる。また、領域Ａおよび領域Ｂにおいて、複屈折性材料層を構成する複屈折性材料および厚さは同じとして考える。

次に、本実施の形態における空間分割位相差素子１４０の製造方法について説明する。

最初に、透光性基板１４１の片面（ＸＹ平面）に例えばポリイミドからなる膜を形成し、Ｙ軸方向にラビング処理された不図示の配向膜を形成する。次に、透光性基板１４２の片面に配向を制御できる例えばポリイミドからなる膜を形成する。そして、波長４００ｎｍ以下の直線偏光ＵＶ光に対して液晶分子の長軸方向がＵＶ光の偏光方向あるいはＵＶ光の偏光方向と直交する方向に配向を付与するように不図示の配向膜を形成する。具体的に、波長４００ｎｍ以下の直線偏光ＵＶ光を出射する偏光ＵＶ光源とフォトマスクを用い、透光性基板１４２における領域Ｂに相当する領域の膜に対して、液晶分子の長軸方向がＸ軸方向の配向を付与するように直線偏光ＵＶ光を照射する。同様に、透光性基板１４２における領域Ａに相当する領域の膜に対して、ＸＹ平面において液晶分子の長軸方向がＹ軸方向と角度θ（ただし、０°＜θ＜９０°）をなす配向を付与するように直線偏光ＵＶ光を照射する。

このようにして得られた配向膜付き透光性基板１４１と１４２を用いて所望のセルギャップとなるように空セルを作製し、液晶モノマーを空セル内に注入後、ＵＶ光照射などで重合硬化させる。これにより、透光性基板面と平行方向に液晶分子が配向した高分子液晶膜からなる領域Ａの位相差部１４３ａと領域Ｂの位相差部１４３ｂとを有する複屈折性材料層１４３が形成される。

ここで、複屈折性材料層１４３の領域Ｂに相当する位相差部１４３ｂを構成する高分子液晶膜の液晶分子の長軸方向は厚さ方向、つまり透光性基板１４１側から透光性基板１４２側に向かってＹ軸方向からＸ軸方向に９０°捻れて配向される。したがって、領域Ｂに入射するＹ軸方向の直線偏光の光は、Ｘ軸方向の直線偏光の光に変換されて出射される。一方、複屈折性材料層１４３の領域Ａに相当する位相差部１４３ａを構成する高分子液晶膜の液晶分子の長軸方向は、透光性基板１４１側から透光性基板１４２側に向かってＹ軸方向からＹ軸方向に対して角度θをなす方向に捻れて配向される。したがって、領域Ａに入射するＹ軸方向の直線偏光は、Ｘ軸方向の直線偏光の成分とＹ軸方向の直線偏光の成分との出射直線偏光強度比がｓｉｎ^２θ：ｃｏｓ^２θの偏光状態の光に変換されて出射される。

なお、領域Ａを出射するＸ軸方向の直線偏光と領域Ｂを出射するＸ軸方向の直線偏光の透過波面が揃っていない場合、透光性基板１４１または透光性基板１４２の表面に位相段差調整用の凹凸が形成されていてもよい。この場合、出射するＸ軸方向の直線偏光の透過波面を揃えて透過波面収差を改善することができるので、集光スポットを縮小でき好ましい。

〔第５の実施の形態〕
次に、第５の実施の形態に係る光ヘッド装置に使用する空間分割位相差素子について説明する。本実施の形態の空間分割位相差素子は、領域Ａと領域Ｂに形成された複屈折性材料層における複屈折性材料のツイスト角が異なる領域を含んで構成される。第４の実施の形態に係る空間分割位相差素子１４０の複屈折性材料層１４３と異なるところは、領域Ａにおける複屈折性材料のツイスト角の大きさが段階的に変化している領域を有するところである。なお、後述する空間分割位相差素子１５０の平面から見た領域Ａと領域Ｂの考え方は第１の実施形態に係る空間分割位相差素子１０２と同じである。また、空間分割位相差素子１５０は、第１の実施の形態における光ヘッド装置において、空間分割位相差素子１０２に代えて用いることができる。

図１０に基づき本実施形態に係る空間分割位相差素子１５０について説明する。図１０は、本実施形態に係る空間分割位相差素子１５０の断面模式図である。本実施の形態における空間分割位相差素子１５０は、領域Ａにおける複屈折性材料層のツイスト角と領域Ｂにおける複屈折性材料層のツイスト角が異なるものであって、さらに、第４の実施の形態に係る空間分割位相差素子１０２と異なるのは、領域Ａにおける複屈折性材料層のツイスト角の大きさが段階的に異なる領域を有するところである。例えば、領域Ｂにおける複屈折性材料層のツイスト角の大きさが９０°であるとき、領域Ａにおける複屈折性材料層は中心（入射する光の光軸）に近づくにつれて、９０°との差が大きいツイスト角を有し、中心から離れるにしたがってツイスト角が９０°に近づくように段階的に変化している。このように領域Ａにおける複屈折性材料層のツイスト角に分布を与えることによって、後述するように空間分割位相差素子１５０の領域Ａを出射する光の強度分布をより均一化させることができる。また、領域Ａにおいて中心（光軸）を含まずに同じツイスト角を有する、平面が輪帯形状となる領域は、ＦＦＰの強度分布のうち同一レベルの光強度となる領域と同じ程度になる領域となるように形成するとよい。

次に、本実施の形態における空間分割位相差素子１５０の製造方法について説明する。

最初に、透光性基板１５１の片面（ＸＹ面）に例えばポリイミドからなる膜を形成し、Ｙ軸方向にラビング処理された不図示の配向膜を形成する。次に、透光性基板１５２の片面に配向を制御できる例えばポリイミドからなる膜を形成する。そして、波長４００ｎｍ以下の直線偏光ＵＶ光に対して液晶分子の長軸方向がＵＶ光の偏光方向あるいはＵＶ光の偏光方向と直交する方向に配向を付与するように不図示の配向膜を形成する。具体的に、波長４００ｎｍ以下の直線偏光ＵＶ光を出射する偏光ＵＶ光源とフォトマスクを用い、透光性基板１５２における領域Ｂに相当する領域の膜に対して、液晶分子の長軸方向がＸ軸方向の配向を付与するように直線偏光ＵＶ光を照射する。同様に、透光性基板１５２における領域Ａに相当する領域の膜に対して、ＸＹ平面において液晶分子の長軸方向がＹ軸方向と角度θ（ただし、０°＜θ＜９０°）をなす配向を付与するように直線偏光ＵＶ光を照射する。

このとき、図１０に示すように領域Ａの複屈折性材料層に相当する位相差部１５３ａを、領域Ａの中心（入射する光の光軸）を含む複屈折性材料部１５３ａ３、複屈折性材料部１５３ａ３を囲う輪帯状の領域を有する複屈折性材料部１５３ａ２、そして複屈折性材料部１５３ａ２を囲うとともに領域Ｂと接する複屈折性材料部１５３ａ１に分割し、複屈折性材料部１５３ａ３の角度θ_０に対して領域Ｂに近づくほどこの角度θが大きく９０°に近づくように直線偏光ＵＶ光を照射する。なお、領域Ａの位相差部１５３ａの分割数は３つに限らず、４以上の互いに角度θが異なるとともに段階的に変化する複屈折性材料部を有するものであってもよく、この場合、領域Ａを出射する光の強度分布をさらに均一化させることができる。

このようにして得られた配向膜付き透光性基板１５１と１５２を用いて所望のセルギャップとなるように空セルを作製し、液晶モノマーを空セル内に注入後、ＵＶ光照射などで重合硬化させる。これにより、透光性基板面と平行方向に液晶分子が配向した高分子液晶膜からなる領域Ａの位相差部１５３ａと領域Ｂの位相差部１５３ｂとを有する複屈折性材料層１５３が形成される。

このように、領域Ａの高分子液晶膜の液晶分子の長軸方向は透光性基板１５１側から透光性基板１５２側に向かってＹ軸方向からＹ軸方向に対して角度θをなす方向に捻れ、角度θが領域Ａの中心から周辺に向けて段階的に変化する。したがって、領域Ａに入射するＹ軸方向の直線偏光の光は、ツイスト角に相当するこの角度θが段階的に変化するように設定することにより、領域Ａを出射する光のうち偏光ビームスプリッタープリズムを透過するＸ軸方向の出射直線偏光強度分布が均一化するように調整することができる。

これにより、空間分割位相差素子１５０を図１に示す光ヘッド装置に配置したとき、空間分割位相差素子１５０の有効径ＮＡを通過してＸ軸方向の直線偏光となった光は偏光ビームスプリッタープリズム１０３を透過すると、図８に示すものと同じようにより均一化された光強度分布となる。このように本実施の形態に係る空間分割位相差素子１５０は、光の強度分布をよりなめらかなものとすることができるため、コリメートレンズ１０５および対物レンズ１０７により光ディスク１１０の情報記録面に集光されるスポットは縮小化され、さらにトラッキングシフトによる変化（拡大）が抑制されるので安定して高品質な情報の再生ができる光ヘッド装置を実現することができる。

〔第６の実施の形態〕
次に、第６の実施の形態に係る光ヘッド装置に使用する空間分割位相差素子について説明する。図１１は、本実施の形態における空間分割位相差素子の断面模式図である。本実施の形態における空間分割位相差素子１７０は、領域Ａ及び領域Ｂにおいて、位相差板１７４及び位相差板１７５が重ねて配置されている。

位相差板１７４は、領域Ａに複屈折率材料層１７４ａを有し、領域Ｂに複屈折率材料層１７４ｂを有している。また、位相差板１７５は、領域Ａに複屈折率材料層１７５ａを有し、領域Ｂに複屈折率材料層１７５ｂを有している。これらの複屈折率材料層１７４ａ、１７４ｂ、１７５ａ、１７５ｂは、いずれも光学軸（進相軸及び遅相軸）が、厚さ方向に揃っている。また、複屈折率材料層１７４ａにおける遅相軸方向と複屈折率材料層１７５ａにおける遅相軸方向とは互いに異なる方向であり、複屈折率材料層１７４ｂにおける遅相軸方向と複屈折率材料層１７５ｂにおける遅相軸方向とは互いに異なる方向である。複屈折率材料層１７４ａと複屈折率材料層１７４ｂ、または、複屈折率材料層１７５ａと複屈折率材料層１７５ｂにおいて、少なくともどちらか一方は、相互の複屈折率材料層における遅相軸の方向が異なる方向となるように形成されている。

次に、本実施の形態における空間分割位相差素子１７０の製造方法について説明する。

最初に、透光性基板１７１の一方の面及び透光性基板１７２の一方の面に配向膜を形成する。具体的には、ポリイミド等からなる膜を形成し、この後、波長４００ｎｍ以下の直線偏光のＵＶ光を発する偏光ＵＶ光源とフォトマスクを用い、透光性基板１７１の一方の面及び透光性基板１７２の一方の面の所定の領域において、液晶分子の長軸方向が所定の方向に配向するようにＵＶ光を照射する。これにより、透光性基板１７１の一方の面と透光性基板１７２の一方の面とを対向させて、液晶を封入した際に、領域Ａにおける液晶分子の配向方向と領域Ｂにおける液晶分子の配向方向とを異なる方向とすることができる。即ち、透光性基板１７１の一方の面に形成される配向膜と、透光性基板１７２の一方の面に形成される配向膜とは、領域Ａにおける対向する面では液晶分子を配向させるための方向が互いに平行であり、領域Ｂにおける対向する面では液晶分子を配向させるための方向が互いに平行であり、領域Ａにおける液晶分子を配向させるための方向と領域Ｂにおける液晶分子を配向させるための方向とは異なる方向となるように形成する。

このように配向膜の形成された透光性基板１７１の一方の面と透光性基板１７２の一方の面とを対向させ、不図示のガラスビーズ等のギャップ制御材及びシール材を用いて空セルを形成し、形成された空セル内に液晶モノマーを注入して重合硬化させることにより、位相差板１７４を作製する。同様の方法により、透光性基板１７２の他方の面及び透光性基板１７３の一方の面に、領域Ａと領域Ｂにおける配向膜を形成し、透光性基板１７２の他方の面と透光性基板１７３の一方の面とを対向させて空セルを形成し、液晶モノマーを注入し重合硬化させることにより、位相差板１７５を作製する。

次に、空間分割位相差素子１７０に入射する直線偏光の光及び出射する直線偏光の光と、位相差板１７４及び位相差板１７５の光学軸との関係について説明する。図１２は、空間分割位相差素子１７０の領域Ａ又は領域Ｂにおける平面模式図である。空間分割位相差素子１７０にはＺ軸方向に光が入射し、入射する光は偏光方向１８１の直線偏光の光である。また、空間分割位相差素子１７０より出射する光は、領域Ａでは偏光方向１８２の直線偏光の光となり出射され、領域Ｂでは偏光方向１８３の直線偏光の光となり出射される。尚、ここでは、位相板１７４における遅相軸方向と位相板１７５における遅相軸方向の組み合わせの場合について説明するが、進相軸同士の組み合わせであってもよい。

図１２（ａ）は、領域Ａを示すものであり、ＸＹ平面において、Ｘ軸を基準に左回りをプラス（＋）とし、空間分割位相差素子１７０に入射する直線偏光の光の偏光方向１８１の角度をθｉｎ〔°〕とし、偏光方向１８１を基準に、出射する直線偏光の光の偏光方向１８２の角度をθｏｕｔ_１〔°〕とする。入射する直線偏光の光の偏光方向１８１を基準として、左回りをプラス（＋）とし、複屈折性材料層１７４ａの遅相軸方向１７６の角度をα_１〔°〕、複屈折性材料層１７５ａの遅相軸方向１７７の角度をα_２〔°〕とする。また、入射する波長λの光に対して、複屈折性材料層１７４ａにおいて生じる位相差をＲｅ_１（λ）〔°〕とし、複屈折性材料層１７５ａにおいて生じる位相差をＲｅ_２（λ）〔°〕とした場合、本実施の形態における空間分割位相差素子１７０における複屈折性材料層１７４ａ及び複屈折性材料層１７５ａは、下記の（１）〜（３）の式を満たすように形成する。尚、ｍ_１、ｎ_１は、正の整数である。

｜θｏｕｔ_１−θｉｎ｜＝２×｜α_１−α_２｜・・・・・・・・・・・（１）
１５０＋３６０×ｍ_１≦Ｒｅ_１（λ）≦２１０＋３６０×ｍ_１・・・・（２）
１５０＋３６０×ｎ_１≦Ｒｅ_２（λ）≦２１０＋３６０×ｎ_１・・・・（３）
尚、（２）及び（３）の式において、ｍ_１＝ｎ_１＝０の場合では、Ｒｅ_１（λ）及びＲｅ_２（λ）を１５０〔°〕から２１０〔°〕の値とすることも可能であるが、波長λ近傍における波長依存性を良好に保つためには、１８０〔°〕に近い値であることが好ましく、また、ｍ_１、ｎ_１の値は、０〜３であることが好ましい。

また、図１２（ｂ）は、領域Ｂを示すものであり、ＸＹ平面において、Ｘ軸を基準に左回りをプラス（＋）とし、空間分割位相差素子１７０に入射する直線偏光の光の偏光方向１８１の角度をθｉｎ〔°〕とし、偏光方向１８１を基準に、出射する直線偏光の光の偏光方向１８３の角度をθｏｕｔ_２〔°〕とする。入射する直線偏光の光の偏光方向１８１を基準として、左回りをプラス（＋）とし、複屈折性材料層１７４ｂの遅相軸方向１７８の角度をα_３〔°〕、複屈折性材料層１７５ｂの遅相軸方向１７９の角度をα_４〔°〕とする。また、入射する波長λの光に対して、複屈折性材料層１７４ｂにおいて生じる位相差をＲｅ_３（λ）〔°〕とし、複屈折性材料層１７５ｂにおいて生じる位相差をＲｅ_４（λ）〔°〕とした場合、本実施の形態における空間分割位相差素子１７０における複屈折性材料層１７４ｂ及び複屈折性材料層１７５ｂは、下記の（４）〜（６）の式を満たすように形成する。形成する。尚、ｍ_２、ｎ_２は、正の整数である。

｜θｏｕｔ_２−θｉｎ｜＝２×｜α_３−α_４｜・・・・・・・・・・・（４）
１５０＋３６０×ｍ_２≦Ｒｅ_３（λ）≦２１０＋３６０×ｍ_２・・・・（５）
１５０＋３６０×ｎ_２≦Ｒｅ_４（λ）≦２１０＋３６０×ｎ_２・・・・（６）
尚、（５）及び（６）の式において、ｍ_２＝ｎ_２＝０の場合では、Ｒｅ_３（λ）及びＲｅ_４（λ）を１５０〔°〕から２１０〔°〕の値とすることも可能であるが、波長λ近傍における波長依存性を良好に保つためには、１８０〔°〕に近い値であることが好ましく、また、ｍ_２、ｎ_２の値は、０〜３であることが好ましい。

ここで、領域Ａ及び領域Ｂにおいて、各々所望のθｏｕｔ_１〔°〕及びθｏｕｔ_２〔°〕を得ることができるように、α_１、α_２、Ｒｅ_１（λ）、Ｒｅ_２（λ）、α_３、α_４、Ｒｅ_３（λ）、Ｒｅ_４（λ）の値を設定する。

このように形成された空間分割位相差素子１７０は、入射する直線偏光の光の偏光方向に対して、出射する直線偏光の光の偏光方向を所望の方向にすることができるとともに、θｏｕｔ_１〔°〕及びθｏｕｔ_２〔°〕が入射する光の偏光方向に大きく依存しない旋光子としての機能を有する。従って、空間分割位相差素子１７０を光ヘッド装置の一部として用いた場合においても、精度の高い回転調整等を行うことなく良好な特性を得ることが可能である。

例えば、空間分割位相差素子１７０において光ディスクに照射される光の入射側に、メインビーム（０次回折光）と２つのサブビーム（±１次回折光）との３ビームを発生させることができる３ビーム用回折格子を設けて一体化させたものを形成することも可能である。光ヘッド装置において光ディスクのトラッキングを行うためには、３ビーム用回折格子の回転調整を行うが、３ビーム用回折格子と空間分割位相差素子１７０とを一体化させたものの場合、回転調節を行った場合においても、所望のθｏｕｔ_１〔°〕及びθｏｕｔ_２〔°〕を得ることができる。従って、光ディスクに照射される光ビームの光量を高く保つことができる。

尚、３ビーム用回折格子は、断面が矩形状の周期的な凹凸形状を有するものであり、例えば、透光性基板１７１における光の入射する側の面に凹凸形状を形成したものや、透光性基板１７１における光の入射する側の面に凹凸形状を有する層を形成したものであっても良い。更に、これら凹凸形状の表面には、凹凸形状を形成する材料の屈折率とは異なる屈折率の材料により凹凸形状を平坦化する層を形成したものであってもよい。また、空間分割位相差素子１７０は領域Ａ及び領域Ｂの二つの領域により構成されるものであるが、第３の実施の形態に示すような、領域Ａと領域Ｂの境界領域においてθｏｕｔ_１からθｏｕｔ_２へと段階的に変化するものであってもよい。

〔第７の実施の形態〕
第７の実施の形態は、第１〜第６の実施の形態に係る空間分割位相差素子にさらに偏光子が一体化されて構成される空間分割位相差素子である。光源側に偏光子を備えることでより安定した光量モニターができるためより安定した記録及び再生が可能となる。本実施の形態に係る空間分割位相差素子について図１３に基づき説明する。偏光子は、特定の直線偏光の光のみ直進透過させる機能を有するものであって、ここでは具体的に偏光性回折素子を用い、偏光子としての具体的設計は後述する。

本実施の形態における空間分割位相差素子１６０は、透光性基板１６１と透光性基板１４２との間に、偏光回折格子１６３、充填層１６４、複屈折性材料層１４３が形成されたものである。本実施の形態は、複屈折性材料層として、第４の実施の形態において説明した複屈折性材料層１４３を用い、第４の実施の形態で説明した部材に相当するものは同じ番号を付して説明の重複を避ける。また、光は、空間分割位相差素子１６０において偏光回折格子１６３、複屈折性材料層１４３の順に入射する。

次に、本実施の形態における空間分割位相差素子１６０の製造方法について説明する。

最初に、透光性基板１６１の片面（ＸＹ面）にＸ軸方向に異常光屈折率ｎ_ｅとＹ軸方向に常光屈折率ｎ_ｏとなるように膜厚ｄで厚さ方向に光学軸が揃った高分子液晶層を形成する。次に、フォトリソグラフィとドライエッチングにより断面が矩形状で高分子液晶を有する凸部と高分子液晶を有しない凹部とが周期的に直線状に配列する回折格子である偏光回折格子１６３を形成する。次に、光学的に等方性となる均質屈折率ｎ_ｓを有する透明材料である充填材を偏光回折格子１６３の少なくとも凹部に充填材層１６４として形成し、領域Ａに相当する位相差部１４３ａと領域Ｂに相当する位相差部１４３ｂとを有する複屈折性材料層１４３が形成された透光性基板１４２とを接合する。

ここで、充填材層１６４となる充填材は、偏光回折格子１６３を構成する高分子液晶の常光屈折率ｎ_ｏにほぼ等しい屈折率ｎ_ｓを有するものとする。また、偏光回折格子１６３を構成する高分子液晶層の膜厚ｄは、（ｎ_ｅ−ｎ_ｓ）×ｄが半導体レーザ光源の波長λの略１／２となるように形成する。これにより、常光の偏光に相当するＹ軸方向の直線偏光の光は偏光回折格子１６３において屈折率の差を生じないので直進透過するが、一方、異常光の偏光に相当するＸ軸方向の直線偏光の光は偏光回折格子１６３において屈折率の差を生じるため、回折する。このとき、上記のように偏光回折格子１６３の膜厚ｄを設定すると、Ｘ軸方向の直線偏光の光は、直進透過光の効率（０次回折効率）が１０％以下となる。このように入射する光の偏光方向によって透過または回折の作用が異なる偏光回折格子１６３を得ることができる。

なお、本実施の形態の説明では、第４の実施の形態に係る空間分割位相差素子１４０と偏光回折格子（偏光子）とを一体化させた空間分割位相差素子について説明したが、第１から第３、第５、第６の実施の形態に係る空間分割位相差素子と偏光回折格子（偏光子）とを組み合わせとしてもよい。また、偏光回折格子１６３を構成する複屈折性材料として高分子液晶を用いる例について説明したが、高分子液晶とは異なる複屈折性材料を用いて偏光回折格子１６３を形成してもよく、また偏光子としての機能を有するものであれば、偏光回折格子とは異なるものを用いてもよい。

偏光子機能を有するものとして、偏光回折格子１６３とは異なる素子として用いられるものとしては、直交する２つの成分の直線偏光のうち一方を透過し他方を吸収する偏光フィルムや偏光ガラスなどの偏光透過・吸収型の偏光子が挙げられる。この他に、直交する２つの成分の直線偏光のうち一方を透過し他方を反射するワイヤグリッド偏光子やフォトニック結晶として用いられる偏光透過・反射型の偏光子等が挙げられる。フォトニック結晶を用いた偏光子として、ワイヤグリッド偏光子における波長以下の周期構造の金属膜の代わりに、自己クローニングフォトニック結晶では波長以下のＴａ_２Ｏ_５とＳｉＯ_２から成る誘電体多層膜傾斜面の周期構造により、誘電体多層膜傾斜面により発現するＰ偏光透過とＳ偏光反射の偏光依存性を利用するものであってもよい（応用物理学会誌、７７巻、２００８年５月、川上彰二郎他、積層型フォトニック結晶の諸応用、参照）。

本実施の形態に係る空間分割位相差素子１６０は、第１の実施の形態における光ヘッド装置において、空間分割位相差素子１０２に代えて用いることができる。この場合、図１に示す半導体レーザ光源１０１より発せられたレーザ光のうち、Ｙ軸方向の直線偏光の光は偏光回折格子１６３により回折することなく直進透過し、複屈折性材料層１４３を出射する光は第４の実施形態に係る空間分割位相差素子１４０を出射する光と同じ偏光状態の光に変換される。さらに、偏光ビームスプリッタープリズム１０３に入射した光のうちＸ軸方向の直線偏光の光は直進透過し、Ｙ軸方向の直線偏光の光は反射され、光量モニター用光検出器１０４の受光面に入射する。

一方、半導体レーザ光源１０１より出射したレーザ光のうち、Ｘ軸方向の直線偏光の光は偏光回折格子１６３により回折され、さらに屈折性材料層１４３を透過した光のうちＸ軸方向の直線偏光の光は、偏光ビームスプリッタープリズム１０３を直進透過するが、回折された方向（回折角≠０）に進行するので、コリメートレンズ１０５および対物レンズ１０７によって光ディスク１１０の情報記録面に集光されない。また、複屈折性材料層１４３を透過した光のうちＹ軸方向の直線偏光の光は、偏光ビームスプリッタープリズム１０３で反射されて光量モニター用光検出器１０４側に偏向されるが、同様に回折された方向（回折角≠０）に基づいて反射して進行するので、光量モニター用光検出器１０４の受光面に入射させないようにすることができる。

このように、偏光子として偏光回折格子１６３と複屈折性材料層１４３とを一体化した空間分割位相差素子１６０を用いた光ヘッド装置は、例えば、半導体レーザ光源１０１から出射する光の偏光状態が温度の変化などによってばらついたり、半導体レーザ光源１０１の個別素子の特性がそれぞればらついたりすることによって、本来利用されるＹ軸方向の直線偏光とは異なるＸ軸方向の直線偏光の成分が発生しても、偏光回折格子１６３により直進方向に進行しないように制御できるため、光量モニター用光検出器１０４において正確な光量をモニターすることができ、高精度な半導体レーザ光源１０１の光強度制御を行うことができる。

なお、第１〜第７の実施の形態では、複屈折性材料層を構成する複屈折性材料として高分子液晶を用いた例を示したが、その他の複屈折性材料の例として、水晶やＬｉＮｂＯ_３などの無機複屈折結晶や、ポリカーボネートフィルムなどを一軸延伸にて複屈折性を発現させた位相差フィルムや、波長以下の微細周期構造を基板表面に形成して構造により屈折率異方性を発現させた構造複屈折や、さらに構造複屈折基板に光学多層膜を成膜することで位相差を増大させた前述のフォトニック結晶などを複屈折性材料として用いてもよい。

また、透光性基板において空気の接する表面に反射防止膜を形成すると光利用効率を高められるので好ましい。さらに、透光性基板において空気と接する表面に、光ディスクのトラッキングサーボ信号に用いられる０次回折光（直進透過光）および±１次回折光を発生する３ビーム回折格子を形成してもよい。

また、第１〜第７の実施の形態では、空間分割位相差素子に入射する光の波長をＢＤ用の４０５ｎｍ波長帯域、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ波長帯域、ＣＤ用の７８５ｎｍ波長帯域のいずれか１つの波長帯域を想定した構成について説明したが、これに限らない。例えば、２つおよび３つの波長帯域の光が入射する場合でも同様の機能が実現できるように、第１〜第６の実施の形態で説明した位相差板または複屈折性材料層の構成を適宜設計することにより、２つ以上の波長帯域となる広波長帯域において偏光変換機能を発現する空間分割位相差板を得ることができる。

具体例として、波長λ_１および波長λ_２（λ_１≠λ_２）に対して１／２波長板として機能させる２枚の位相差板の組み合わせを考える。この場合、波長λ_１と波長λ_２の中心波長λ_ｃ＝２×λ_１×λ_２／（λ_１＋λ_２）に対する複屈折性材料層のリタデーション値がλ_ｃの０．４〜０．６倍となる２層の位相差板を、その遅相軸（光学軸）同士のなす角度が５５°から８５°の範囲となるように積層すればよい。

また、第１〜第７の実施の形態に係る光ヘッド装置では、光量モニター用検出器１０４と光ディスク１１０と光検出器１０９に光分岐するビームスプリッタとして偏光ビームスプリッタープリズム１０３を用いた例を示したが、それ以外に透光性平板基板の片面に誘電体多層膜からなる偏光分離膜や偏光回折格子を所望の格子パターンとした偏光ホログラムなどの偏光ビームスプリッタを用いて光分岐してもよい。

実施例として、第２の実施の形態における空間分割位相差板１２０について説明する。まず、図５に基づき、空間分割位相差板１２０の製造方法について詳細に説明する。

最初に、ＢＤ用の４０５ｎｍ波長帯域において、透光性基板１２１である石英ガラス基板の片面に、ポリイミドを塗布し、ポリイミド表面を一軸方向にラビング処理されてなる（水平配向処理をした）不図示の配向膜を形成する。次に、図示しないポリイミド配向膜付き石英ガラス基板を用意し、それぞれの配向膜の水平配向方向が平行になるように対向させる。さらに、ポリイミド配向膜付き石英ガラスの外周部に図示しない熱硬化型のエポキシシール材を印刷して固定し、２枚のガラス基板間のギャップが２．０２μｍの液晶セルを形成する。このように対向させた２枚のガラス基板の２．０２μｍのスペースに重合性ネマティック液晶組成物を注入し、挟持させる。

波長３６５ｎｍのＵＶ光を重合性ネマティック液晶組成物全体に照射して重合・硬化し、厚さ２．０２μｍの水平配向された高分子液晶層を形成する。なお、このときの水平配向方向（液晶分子の長軸方向）に対して４５°の角度をなす方向をＹ軸方向とする。その後、一方の配向膜付き石英ガラス基板を除去する。このとき、常光屈折率ｎ_ｏ＝１．５５および異常光屈折率ｎ_ｅ＝１．６５で、波長λ＝４０４ｎｍの光に対しリタデーション値がλ／２の高分子液晶層が形成される。

次に、高分子液晶層の表面について中心部を、フォトリソグラフィとドライエッチング加工により、Ｘ軸方向の長軸長さ０．５ｍｍ、Ｙ軸方向の短軸長さ０．２５ｍｍの楕円領域を深さ１．０１μｍだけ除去して、領域Ａに相当する厚さ１．０１μｍとなる複屈折性材料部１２５ａを形成する。これにより、領域Ａに相当する複屈折性材料部１２５ａと領域Ｂに相当する複屈折性材料部１２５ｂからなる複屈折性材料層１２５を形成する。なお、領域Ａの複屈折性材料部１２５ａにおけるリタデーション値はλ／４となる。

次に、屈折率がｎ_ｓ＝（ｎ_ｏ＋ｎ_ｅ）／２＝１．６０の光学的に等方性な均質屈折率透明材料である充填材層１２３に相当する接着剤によって複屈折性材料層１２５の凹部を充填するようにして透光性基板１２２である石英ガラス基板と接合し、空間分割位相差素子１２０を作製する。

次に、作製された空間分割位相差素子１２０を第１の実施の形態における光ヘッド装置１００における空間分割位相差素子１０２に代えて配置する。この光ヘッド装置の半導体レーザ光源１０１は、波長λ＝４０４ｎｍであって、Ｙ軸方向の直線偏光の光を出射する。出射される光のＦＦＰの半値全幅の放射角はＸ軸方向が２０°、Ｙ軸方向が１０°であり、空間分割位相差素子１２０に入射する面内での光強度が楕円形状のガウス分布を有する。

この空間分割位相差素子１２０が設置される位置では対物レンズ１０７の開口数ＮＡ＝０．８５に対応する有効径ＮＡが２ｍｍで、対物レンズ１０７はトラッキングサーボのためＸ軸方向に±０．３ｍｍ移動するため、コリメートレンズ１０５の有効径ＮＡを２．６ｍｍとする。

この光ヘッド装置１００において、空間分割位相差素子１２０のうち領域Ｂを出射する光はＸ軸方向の直線偏光の光となって偏光ビームスプリッタープリズム１０３を直進透過し、領域Ａを出射する光の半分は偏光ビームスプリッタープリズム１０３を直進透過し、残りの半分が反射されて光量モニター用光検出器１０４の受光面に入射する。１／４波長板１０６により円偏光の光に変換されるとともにコリメートレンズ１０５および対物レンズ１０７により光ディスク１１０の情報記録面に集光されたスポットは、空間分割位相差素子１２０の代わりに従来の１／２波長板１０２が搭載された光ヘッド装置２００に比べて縮小することができ、より安定した記録再生を行うことができる。

さらに、偏光ビームスプリッタープリズム１０３で反射され、光量モニター用光検出器１０４に入射する光は光軸の近傍の光のみを抽出したものであるので光量モニター用光検出器１０４の受光面の面積を大きくすることなく、かつ、受光する光量を低下させずにモニターできる。従って、光量モニター用光検出器１０４を小型化しても、従来同様の半導体レーザ光源１０１の出射光量制御ができるとともに、偏光ビームスプリッタープリズム１０３により光ディスク１１０に分岐される光量の比率が向上し、光ヘッド装置の小型化および低消費電力化が可能となる。

また、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。

１００ 光ヘッド装置
１０１ 半導体レーザ光源
１０２ 空間分割位相差素子
１０３ 偏光ビームスプリッタープリズム
１０４ 光量モニター用光検出器
１０５ コリメートレンズ
１０６ １／４波長板
１０７ 対物レンズ
１０９ 光検出器
１１０ 光ディスク
１１１ 透光性基板
１１２ 透光性基板
１１３ 充填材層
１１４ａ 位相差板
１１４ｂ 位相差板
１２３ 複屈折性材料層
１６３ 偏光回折格子

Claims (11)

1. 情報記録層が設けられている光ディスクにおいて情報の記録または再生を行うための光ヘッド装置であって、
   レーザ光源と、
   偏光ビームスプリッタと、
   光量モニター用光検出器と、
   信号光用検出器と、
   光軸を含む中心領域である第１の領域と、前記第１の領域の周辺において形成され、前記第１の領域より出射する光の偏光状態とは異なる偏光状態の光を出射する第２の領域とを有し、前記第１の領域と前記第２の領域のうち少なくとも一方は複屈折性材料により形成される空間分割位相差素子と、を有し、
   前記レーザ光源からの光を前記空間分割位相差素子に入射し、前記空間分割位相差素子における前記第１の領域を出射した光の一部は偏光ビームスプリッタにより偏向され前記光量モニター用光検出器に入射させ、
   前記第１の領域を出射した光の他の一部及び、前記第２の領域を出射する光は前記偏光ビームスプリッタを透過し前記光ディスクを照射し、前記光ディスクからの反射光を前記信号光用検出器に入射させることを特徴とする光ヘッド装置。
2. 前記光軸と直交する前記空間分割位相差素子の面における前記第１の領域の形状は、楕円または長方形であることを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド装置。
3. 前記第１の領域と前記第２の領域は、いずれも複屈折性材料を含み、
   前記第１の領域に入射する光に対する屈折率異方性と、第２の領域に入射する光に対する屈折率異方性とが異なることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ヘッド装置。
4. 前記空間分割位相差素子は、
   前記第１の領域のみに形成される第１の位相差板と、
   前記第１の領域及び前記第２の領域に形成される第２の位相差板と、が重なることを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の光ヘッド装置。
5. 前記空間分割位相差素子における前記第１の領域と前記第２の領域は、同じ複屈折性材料により形成される複屈折性材料層を有し、
   前記複屈折性材料層における前記第１の領域と前記第２の領域との厚さが異なることを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の光ヘッド装置。
6. 前記空間分割位相差素子における前記第１の領域と前記第２の領域とは、同じ複屈折性材料により形成される複屈折性材料層を有し、
   前記複屈折性材料層における前記第１の領域と前記第２の領域とは、厚さが同じであって、厚さ方向に揃った光学軸方向が互いに異なることを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の光ヘッド装置。
7. 前記空間分割位相差素子における前記第１の領域と前記第２の領域は、複屈折性材料により形成される複屈折性材料層を有し、
   前記複屈折性材料層における前記第１の領域と前記第２の領域とは、光学軸が厚さ方向に捩れてなる角度が互いに異なることを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の光ヘッド装置。
8. 前記空間分割位相差素子は、第１の位相差板と第２の位相差板とが重ねて配置されているものであって、
   前記空間分割位相差素子面内の直線Ａを基準に、前記空間分割位相差素子に入射する直線偏光の光の偏光方向の角度をθｉｎ〔°〕とし、前記第１の領域における前記偏光方向に対する出射する直線偏光の光の偏光方向の角度をθｏｕｔ_１〔°〕とし、前記空間分割位相差素子に入射する直線偏光の光の偏光方向を基準に、前記第１の位相差板における前記第１の領域の複屈折性材料層の遅相軸方向の角度をα_１〔°〕とし、前記第２の位相差板における前記第１の領域の複屈折性材料層の遅相軸方向の角度をα_２〔°〕とし、前記空間分割位相差素子に入射する波長λの光に対して、前記第１の位相差板における前記第１の領域の複屈折性材料層において生じる位相差をＲｅ_１（λ）〔°〕とし、前記第２の位相差板における前記第１の領域の複屈折性材料層において生じる位相差をＲｅ_２（λ）〔°〕とし、
   前記直線Ａを基準に、前記第２の領域における前記偏光方向に対する出射する直線偏光の光の偏光方向の角度をθｏｕｔ_２〔°〕とし、前記空間分割位相差素子に入射する直線偏光の光の偏光方向を基準に、前記第１の位相差板における前記第２の領域の複屈折性材料層の遅相軸方向の角度をα_３〔°〕とし、前記第２の位相差板における前記第２の領域の複屈折性材料層の遅相軸方向の角度をα_４〔°〕とし、前記空間分割位相差素子に入射する波長λの光に対して、前記第１の位相差板における前記第２の領域の複屈折性材料層において生じる位相差をＲｅ_３（λ）〔°〕とし、前記第２の位相差板における前記第２の領域の複屈折性材料層において生じる位相差をＲｅ_４（λ）〔°〕とした場合において、下記（１）から（６）に示す式
   ｜θｏｕｔ_１−θｉｎ｜＝２×｜α_１−α_２｜・・・・・・・・・・・（１）
   １５０＋３６０×ｍ_１≦Ｒｅ_１（λ）≦２１０＋３６０×ｍ_１・・・・（２）
   １５０＋３６０×ｎ_１≦Ｒｅ_２（λ）≦２１０＋３６０×ｎ_１・・・・（３）
   ｜θｏｕｔ_２−θｉｎ｜＝２×｜α_３−α_４｜・・・・・・・・・・・（４）
   １５０＋３６０×ｍ_２≦Ｒｅ_３（λ）≦２１０＋３６０×ｍ_２・・・・（５）
   １５０＋３６０×ｎ_２≦Ｒｅ_４（λ）≦２１０＋３６０×ｎ_２・・・・（６）
   （ｍ_１、ｎ_１、ｍ_２、ｎ_２は、正の整数）を満たしていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光ヘッド装置。
9. 前記空間分割位相差素子における前記複屈折性材料は、高分子液晶であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の光ヘッド装置。
10. 前記空間分割位相差素子の一方の面に回折格子が形成されており、
    前記第１の領域及び前記第２の領域において、一方の偏光方向の光は透過し、前記一方の偏光方向の光と垂直な他方の偏光方向の光は回折されることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の光ヘッド装置。
11. 前記レーザ光源より前記空間分割位相差素子に照射される光束は、前記第１の領域よりも大きな面積であることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の光ヘッド装置。

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