JPH02183433A - 光学ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は情報を光ディスクに記録または再生する光学ヘ
ッド装置に関する。

従来の技術 従来の技術について、例えば第４８回応用物理学会学術
講演会２ｐ−Ｌ−１５の講演に示されているものに基づ
いて説明する。第１１図は従来の薄膜型光学ヘッド装置
の構成図を示す。基板１８１上に誂電体層を挟んで導波
層１３２が形成され、半導体レーザ１３３から出射する
レーザー光は導波層１３２内を層内に沿って広がり、Ｔ
Ｅモードの導波光１３４となる。導波光１３４は導波層
１３２上に形成されたグレーティングビームスプリッタ
１３５によって平行光に変換され、集光グレーティング
カプラ１３６によりその一部が放射モード光１３７とな
る。放射モード光１３７は焦点ＦＣに集光され、焦点Ｆ
Ｃに位置する光ディスク１１の反射面を反射し、集光グ
レーティングカプラ１３６により再び導波光に変換され
、グレーティングビームスプリッタ１３５により二つの
導波光１３ｇ、１３９に分離され、それぞれ受光素子１
４０Ａ、１４０Ｂおよび１４１Ａ、１４１Ｂに集光され
る。

光ディスク１１の反射面にはディスク回転方向１２に沿
って径方向に周期的な案内溝が形成されており、反射光
はディスク径方向に回折する。従って、トラッキングエ
ラー信号はディスク径方向における反射光１３７の光量
アンバランスとして現れ、導波光１３８．１３９の光量
を検出し、その差をとればトラッキングエラー（ＴＥ）
信号が得られる（いわゆるプッシュプル方式である。）
。

またグレーティングビームスプリッタ１３５により二つ
の導波光１３８．１３９に分離されることでナイフエッ
ヂによるフォーカスエラー（ＦＥ）検出と同様の原理で
光デイスク反射面のデイフォーカス量が受光素子１４０
Ａ、１４０Ｂ、１４１ん　１４１Ｂ上の光量分布の差異
として現れる。

従って、差動増幅器１４４により受光素子１４０Ａ、１
４０Ｂの和信号と１４１Ａ、１４１Ｂの和信号とを差分
することでＴＥ倍信号得られ、差動増幅器１４３より受
光素子１４ＯＡ、１４１Ａの和信号と１４０Ｂ１１４１
Ｂの和信号とを差分することでＦＥ倍信号得られる。一
方、加算増幅器１４２により受光素子１４ＯＡ、１４０
Ｂ１１４１Ａ、１４１Ｂの和信号を得、これを再生信号
とする。

しかしながら、このような従来の光学ヘッド装置におい
て以下の問題点があった。

第１に、半導体レーザーは温度や出力パワーの大小によ
って波長変動を起こすが、この時グレーティングビーム
スプリッタ１３５による光の回折角が変わり、導波光１
３４が平行光からずれた状態で集光グレーティングカプ
ラ１３６に入射するのでその非平行性と光路長の差によ
り出射光１３７の収差（とくに非点収差）が増大し、再
生機能（または記録機能）は低下する。また集光グレー
ティングカプラ１３６からの出射光１３７の回折角が変
わるので、焦点位１ｒ：Ｆｃが変位する。波長変動がモ
ードホッピングによって生ずる場合、焦点位１ｔＦｃの
変位は瞬間的になされ、その間の信号再生（または信号
記録）は行われない。更に、それぞれ受光素子１４ＯＡ
、１４０Ｂおよび１４ＩＡ、１４１Ｂに集光される二つ
の導波光１３８．１３９の集光点１３８Ｆ、１３９Ｆは
波長変動に伴いグレーティングビームスプリッタ１３５
での光の回折角が変わるので矢印のごとく変位し、この
受光素子上のスポット位置のずれが制御信号を乱し光デ
ィスクの反射面上でデイフォーカスを生じさせ、再生機
能（または記録機能）はさらに低下する。

第２に、導波層の膜厚が設計値からずれた場合、導波光
の等４Ｉ屈折率がずれグレーティングビームスブリツタ
１３５による光の回折角が変わり、導波光１３４が平行
光からずれた状態で集光グレーティングカプラ１３６に
入射するので出射光１３７の収差が増大し、再生機能（
または記録機能）は低下する。

第３に、第１２図（ａ）（ｂ）は集光グレーティングカ
プラからの出射光の光分布を示す説明図であり、グレー
ティング１３６の出力結合効率η０はη。＝（分配比）
Ｘ（Ｐｉの光量）／（Ｐ１＋Ｐ２の光ｆｌｌ）で表され
る。分配比は一般に２ビ一ム結合の場合０．　５となる
。グレーティングの放射損失係数を大きくすることで（
ａ）図の光分布は（Ｐ１十Ｐ２の光量）＝一定のまま　
（ｂ）図の光分布になり、このとき出力結合効率η０は
増大する。しかし、（ｂ）図の光分布は（ａ）図の光分
布に比ベアンバランスな分布であり、実質的にＮＡの低
下につながり焦点における集光性が劣化する。すなわち
、出力結合効率と集光性とは相反的な関係にある。

第４に、第１３図は集光グレーティングカプラからの出
射光と光デイスク反射面からの戻り光の光分布を示す説
明図であり、焦点位置の反射面を反射することで戻り光
の光分布Ｃは出射光の光分布Ａと対称となる。一般にグ
レーティングの出力分布と入力分布とが相似形の時に入
力結合効率η１　（戻り光１４６が導波光１４７に変換
される結合効率）は大きく、また放射されずにグレーテ
ィングを通りすぎる導波光量が小さいほど（すなわちＰ
２が小さいほど）η１は大きいが、Ｃの戻り光の光分布
はＡの出射光の光分布と相似形になく、また集光性を上
げるためＰ２を大きくしているため入力結合効率η１は
小さい。従って、受光素子１４０Ａ、１４０Ｂおよび１
４１Ａ、１４１Ｂで検出される検出光量は小さく、制御
信号、再生信号の品質（Ｓ／Ｎ）は悪い。

第５に、グレーティングビームスブリツタ１３５の透過
光回折効率は透過波の効率が高ければ回折波の効率は低
く、回折波の効率が萬ければ透過波の効率は低いため、
集光グレーティングカプラ１３６に向かう透過波の光量
を大きくすれば、受光素子１４０Ａ、１４０Ｂおよび１
４１Ａ、１４１Ｂに向かう回折波の光量は小さく、受光
素子に向かう回折波の光量を大きくすれば、グレーティ
ングカプラに向かう透過波の光量は小さくなる。

すなわち、光デイスク反射面への伝達効率と受光素子へ
の伝達効率の両立を図ることができない。

また、戻り光の透過波は半導体レーザ３３に戻り、これ
と帰還結合してレーザの発振が乱される。

第６に、光磁気ディスクは光の反射膜の磁気光学効果（
カー効果、ファラデー効果）を利用して信号の記録消去
を行うが、上記従来の光学ヘッド装置では磁気旋回した
光の信号再生が不可能であり、光磁気ディスク用の光学
ヘッドに適用できない。

第７に、再生専用光ディスク（例えばＣＤ）はＬｌ１１
５〜１／４波長のビットが形成されているが、上記従来
の光学ヘッド装置のごときブツシュプル方式によるＴＥ
信号検出ではその感度が極めて低く、再生専用光デイス
ク用の光学ヘッドに適用できない。

かかる問題点を解消した新規な光学ヘッド装置として先
に特願昭６３−１９６５８３に示す光学ヘッド装置を先
に提案している。　　以下、この光学ヘッド装置の構成
について第８図、第９図を用いて簡単に説明する。

第８図はこの光学ヘッド装置の構成を示す斜視図、第９
図は側断面図である。第８図、第９図において、透朗基
板１００は中空形状の基板１を挟み、その表面にはグレ
ーティング８．９が形成されている。グレ−ティング８
は点Ｏを通る軸１８を中心軸にする円形領域上に形成さ
れ、中心軸１８に対し同心円もしくはスパイラル状の凹
凸周期構造である。またグレーティング９は軸１８を中
心にする輪帯領域上に形成され、中心軸１８にたいし同
心円もしくはスパイラル状の凹凸周期構造である。グレ
ーティング８．９は互いに重なることがなく、その間に
は輪帯形状の隙間が存在する。

グレーティングカプラ９は中心０を通る３つの直線で六
つの領域（すなわち、９Ａ、９Ａ″　９Ｂ。

９Ｂ’、９Ｃ，９Ｃ’）に分割されており、９Ａ９Ｂ’
　　９Ｃ’は中心０に対しそれぞれ９Ａ。

９Ｂ、９Ｃの対角位置にあり、対角位置にあるグレーテ
ィングは互いに同じ形状（凹凸構造）をなしている。透
明基板１００上には低屈折率の誘電体層１４を挟んでこ
れよりも高屈折率の導波層１５Ａ、１５Ｂが形成されて
いる。ただし導波層１５Ａの屈折率は導波層１５Ｂの屈
折率よりも大きく、導波層１５Ａの膜厚は導波層１５Ｂ
の膜厚よりも小さい。導波層１５Ａは中心軸１８を中心
にした輪帯領域上に形成され、導波層１５Ｂは中心軸１
８を中心にした円形領域上に形成されている。

導波層１５Ａの内周部と導波層１５Ｂの外周部は導波層
１５Ｂが導波層１５Ａを覆い隠す形で重なりあい、その
重畳領域はグレーティングカプラ８とグレーティングカ
プラ９との間の輪帯領域に位置する。基板１上には導波
層１５Ａの最内周部に相当する位置に輪帯形状の光検出
器１０が形成されている。

半導体レーザー５から出射するレーザー光７は集光レン
ズ４により平行光となる。さらに、１／４波長板３によ
って円偏光に変換されたレーザー光はグレーティングカ
プラ８により入力結合して、導波層１５Ｂ内を放射方向
に伝搬するＴＥモードもしくはＴＭモードの導波光１８
Ｂとなる。導波光１８Ｂは導波層１５Ｂから導波層１５
Ａを経て導波光１８Ａとなり、との導波光がグレーティ
ングカプラ９により放射されて中心軸１８上の点ＦＡ、
ＦＢ、ＦＣに集光する放射モード光１７　Ａ。

１７Ｂ、１７Ｃとなる。ただし、ＦＣはＦＡｌＦＢに挟
まれた位置にある。なお放射モード光１７Ａはグレーテ
ィングカプラθん　９Ａ’から、１７Ｂは９Ｂ、９Ｂ’
から、１７Ｃは９Ｃ，９Ｃ”から放射される。光ディス
ク１１の反射面１９は軸１８に直交してほぼ焦点ＦＣの
位置にあり、光は反射面１９を反射する。すなわち放射
モード光１７Ａ、　　１７Ｂ、１７Ｇはそれぞれ反射光
２ＯＡ。

２０Ｂ、２０Ｇとなり、グレーティングカプラ９により
入力結合して導波層１５Ａ内の中心に向かう導波光３１
に変換される。導波光３１は導波層１５Ａの最内周端で
放射され、基板１上の光検出器１０によりその光量が検
出される。

第１０図は上記発明の実施例における信号検出の説明図
である。前述のごとくグレーティングカプラ９は中心０
を通る３つの直線で六つの領域（すなわち、９Ａ、９Ａ
’　　９Ｂ、９Ｂ’、９Ｃ。

９Ｃ’　）に分割されている。光検出器１０は中心０を
通る４つの直線で八つの領域（すなわち、１０Ａ、１０
Ａ’　　　ＩＯＢ、　　ＩＯＢ’　　　ＩＯＣ，ＩＯＣ
’　　　ＩＯＤ、ＩＯＤ’）に分割されている。

１０Ｃ，ＩＯＤ及びＩＯＣ’　　１０Ｄ’４１ｈ（’れ
グレーティングカプラ９Ｃ及び９Ｃ”の内周側に面し分
割線１３で等分割されており、９Ｃ及び８０”によって
入力結合した導波光の光量を検出する。ＩＯＡ、ｌ０Ｂ
１１０Ａ’　　ＩＯＢ’もそれぞれ９Ａ１９Ｂ１９Ａ’
　　９Ｂ’の内周側に面し、それぞれのグレーティング
カプラによって入力結合した導波光の光量を検出する。

なお分割線１３は第８図における光ディスクの回転方向
１２に平行である。加算増幅器２２７Ａ、２２７Ｂによ
り、それぞれＩＯＣ，ＩＯＣ’の和信号と１００．１０
０”の和信号をとり、差動増幅器２２８Ａによりそれら
の差分をとることでＴＥ倍信号加算増幅器２２７Ｃによ
り加算して再生信号とする。

一方、加算増幅器２２７Ｄ、２２７Ｅによってそれぞれ
ＩＯＡ、　　ＩＯＡ’の和信号と１０Ｂ、１０Ｂ°の和
信号をとり、差動増幅１２２８Ｂによりそれらの差分を
とってＦＥ倍信号する。

以上説明したような光学ヘッド装置においては、出射光
の光分布が中心軸を取り巻く輪帯状になっているため焦
点における集光性が高く、導波光の全てを放射させても
集光性は劣化しにくいので集光性とグレーティングカプ
ラの出力結合効率、および集光性と戻り光の入力結合効
率との両立を図ることができ、また戻り光の光分布が戻
り光の位置での出射光の光分布と相似形になるので戻り
光の入力結合効率を大きくすることが可能となる。

また縦収差量が輪帯開口位置で極値となる特性をもつた
め、波長変動、等偏屈折率変動などの誤差要因に依る集
光性の劣化は小さく、再生機能（または記録機能）の低
下は小さい。また、戻り光の入力結合効率差異を用いて
フォーカスエラー信号を検出するので波長変動、等偏屈
折率変動などに伴うデイフォーカスの心配がない。また
、導波層の屈折率差異を利用して導波光の分離を行うの
で、光デイスク反射面への光の伝達効率と光検出器への
伝達効率の両立を図り、ともに高い効率にすることがで
きる。さらに、導波光は中心から導波路に沿って放射す
る形で全方位に伝搬するので、十分な開口面積が得られ
装置の小型化が図れる。また、グレーティングが同心円
形状またはスパイラル形状であるので、その加工が容易
である。

以上記述したような構成によれば、従来の光学ヘッド装
置が有する問題点を克服した上できわめて新規な光学ヘ
ッド装置が実現できる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記の光学ヘッド装置においてさらにそ
の性能を高めるためには以下のことが課題である。

即ち、より高い集光効率を得るためにレーザー光源から
出射したビームを結合手段により導波光へ変換する際、
レーザー光のエネルギ損失ができるだけ少ないことが望
ましい。上記の構成において光源と結合手段との間に設
けられた１／４波長板により、レーザー光−が円偏光に
変換されて中心から放射方向に光が導波層を伝搬するわ
けであるが、この円偏光を互いに直交する２つの成分（
放射方向、および円の接線方向）にわけて考えると、結
合手段のモード選択性により同心円の接線方向に電界ベ
クトルをもつ成分または放射方向に電界ベクトルを持つ
成分のいずれか一方のみが導波層に入力結合するために
、理論上光源を出射する光の５０パーセントの光が導波
光に変換されることになる。従って、レーザ光を有効に
導波光に変換するためには上記の互いに直交する２成分
を同心円の接線方向または放射方向のどちらか一方に電
界ベクトル成分を多く持つ偏光に変換しておくことが望
ましい。

課題を解決するための手段 本発明は、レーザー光源より出射する光をさらに高い効
率で導波光に変換し、導波層より放射される光の集光効
率を上げるために、レーザ光源とと結合手段との間に偏
光手段を設け、同心円の接線方向または放射方向のどち
らか一方に電界ベクトル成分を多く持つ偏光に変換する
具体的構成を提供するものであり、レーザー光源と、こ
のレーザー光源からのレーザー光を誘電体層内に導波さ
せ導波光とする結合手段と、前記レーザー光源と前記結
合手段との間に設けられた前記レーザー光源からのレー
ザー光を同心円状または放射状の偏光とする偏光手段と
、前記導波光を前記誘電体層内の一点０より放射方向に
導波させる導波路と、点０を中心にして前記導波路内に
設けられた同心円状もしくはスパイラル状の周期構造Ａ
とを備え、前記周期構造により前記導波光を放射し、前
記導波路外にある点Ｆに集光する光学ヘッド装置におい
て、前記偏光手段を少なくとも１つの液晶層または前記
液晶層と１７４波長板の組合せにより構成したことを特
徴とする。

また、１７４波長板と組み合わせる液晶層を片側が点０
に対する同心円の接線方向、もう一方が点０を通る放射
方向に配向されたＴＮ形液晶層とすることを特徴とする
。

さらに、ＴＮ形液晶層の屈折率異方性Δｎ１　　液晶層
厚ｄ１　　レーザーの波長久の値がΔｎｄ／λ＝ａｌ）
’）　　　ｌだし、ｍ＞ｌ；整ｆｉ）の関係を満たすこ
とを特徴とする。

また、１／４波長板と組み合わせる液晶層が２層構造で
あり、１層目を点０に対する同心円状もしくは放射状に
配向されたホモジニアス液晶層、２層目を片側が前記点
Ｏを中心とした同心円の接線方向、もう一方が前記接線
方向と４５度をなす方向に配向した４５度ＴＮ形液晶層
により構成することを特徴とする。

さらに、偏光手段を片側が一方向の配向、もう一方が点
Ｏを中心とした同心円あるいは点Ｏを中心とする同心楕
円の接線方向の配向である１つの液晶層で構成すること
を特徴とする。

作用 上記のような構成によれば、同心円の接線方向の直線偏
光あるいは接線方向の振動成分の高い楕円偏光または放
射方向の直線偏光あるいはこの方向の振動成分の高い楕
円偏光を結合手段によって導波層に入力できるためレー
ザー光源より出射する光をより効率的に導波光に変換す
ることができ、光学ヘッド装置におけるレーザー光の利
用効率を高めることができる。

実施例 第１図は本発明の実施例における光学ヘッド装置の構成
図を示す。なお、従来例と同じものは同一番号を付し、
具体的な説明を省く。第１図に示すように、半導体レー
ザー５から出射するレーザー光７は集光レンズ４により
平行光となり、偏光子３″を透過することで直線偏光が
同心円状の偏光に変換され、導波路基板１００の中心に
形成されたグレーティング８によって導波光となる。点
０を中心として同心円状またはスパイラル状の周期構造
すなわちグレーティング９が形成されている。グレーテ
ィング９の内周側にはそれぞれリング状の光検出素子１
０が点Ｏを中心とする同心円上に形成されている。

第２図（ａ）（ｂ）はレーザ光源より出射した直線偏光
２３を１／４波長板２１と９０度ＴＮ液晶層２２を用い
て同心円状に並んだ偏光に変換する原理の説明図である
。集光レンズにより平行光となったレーザー光は２３Ａ
、２３Ｂに示す方向の直線偏光であり、光学軸が２４Ａ
、２４Ｂと４５度をなす方向の１７４波長板２１を透過
することで円偏光２４（偏光方向２４Ａ、２４Ｂ、２４
Ｃ，２４Ｄ）となる。　　９０度ＴＮ形液晶層は片側が
点０１を中心とする間怠円方向、もう−刃側が点ＯＬを
中心とする放射方向に配向されており、すべての領域で
９０度ツイスト構造が成り立っている。

円偏光２４（偏光方向２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ。

２４Ｄ）はこの９０度ツイスト液晶層を通過して同心円
の接線方向に振動成分を多く持つ偏光２５（偏光方向２
５Ａ、２５Ｂ、２５Ｇ、２５Ｄ）（または放射方向に振
動成分を多く持つ偏光）となる。これを第３図を用いて
説明する。第３図は９０度ＴＮ形液晶層に円偏光が入射
した場合ついて、横軸にｕ（＝２Δｎｄ／λ　　ただし
、Δｎ：屈折率異方性、ｄ：液晶層厚、λ：波長）、縦
軸に液晶層を出射する偏光の楕円率とアジマス角（楕円
軸と出射側液晶分子軸のなす角）をとりこれらの関係を
示した図であり、図よりアジマス角、即ち９０ｆｔＴＮ
液晶層を出射する偏光の主軸（楕円偏光の長軸）と液晶
層の出射面での液晶分子軸のなす角が０のとき楕円率が
０、即ち間怠円方向の直線偏光になるＵの値はない。し
かし、アジマス角０のときの楕円率は円偏光（楕円率＝
１）に比較して同心円よ（またはこれと直交する方向）
に偏るために円偏光を直接結合手段に入射させる場合と
比較して光の利用効率がかなり高くなる。この場合、Δ
ｎ：屈折率異方性、　ｄ：液晶層厚、λ：波長は、Δｎ
ｄ／λ＝（ｍ（ｍ−１Ｙ）（ただし、ｍ　＞　１　：整
数）の関係を満たす。

したがって、上式を満たすように液晶層の各パラメータ
を設定すればよい。但し第３図に示すようにＵの値が大
きいと、アジマス角が０の時の楕円率が１に近づくため
にあまり好ましくないので、Ｕの値としてできるだけ小
さい方がよい。

第４図（ａＬ　　（ｂ）は本発明の別の実施例における
偏光子の構成を示す図であり、１／４波長板４１と２層
の液晶層４２．４３を組み合わせ、液晶層の１層目４２
を同心円状もしくは放射状に配向されたホモジニアス液
晶層、２層目４３を片側が中心０２に対する周期構造Ａ
の同心円もしくはスパイラルの接線方向、もう一方が前
記接線方向と略４５度をなす方向に配向したＴＮ形液晶
層により構成した場合の偏光子の構成を示す図であり、
集光レンズにより平行光となったレーザー光４４は４４
Ａ、４４Ｂに示す方向の直線偏光であり、光学軸が４４
Ａ、４４Ｂと４５度の方向の１７４波長板４１を透過す
ることで円偏光（偏光方向４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃ，４
５Ｄ）となる。

この円偏光は液晶層の１層目、即ちホモジェニアス液晶
層を通過して直線偏光４６（偏光方向４６Ａ、４６Ｂ、
４６Ｇ、４８Ｄ）となり、さらに２層目の、片側が４８
または４９の方向、もう片側が５０の方向に配向してい
る４５度ＴＮ形液晶層を通過して同心円方向の光４７（
偏光方向４７Ａ、４７Ｂ、　　４７Ｃ，４７Ｄ）となる
。まず、ホ・モジニアス液晶層に円偏光が入射した場合
、光学軸に対して４５度の角度をなす直線偏光がでて（
る条件は１軸性結晶のレターデーションの式に基づき、
Δｎ＋ｄ＋＝　（２に−１）λ１／４　（ただし、ｋ〉
１：整数）を満たす。さらにこの偏光方向を４５度だけ
回転し、開広円状またはスパイラル状の偏光を得る条件
について第５図を用いて説明する。第５図は４５度ＴＮ
形液晶層に直線偏光が入射した場合ついて、横軸にｕ（
＝２Δｎｄ／λ）。

縦軸に液晶層を出射する偏光の楕円率とアジマス角（楕
円軸と出射側液晶分子軸のなす角）をとりこれらの関係
を示した図であり、図に示すようにアジマス角、即ち４
５度ＴＮ液晶層を出射する偏光の主軸（楕円偏光の長袖
）と液晶層の出射面での液晶分子軸のなす角が０のとき
楕円率が０になるＵの値は条件４Δｎａｄ＊／λ＋＝ｍ
１）（ただし、Ｓ〉１；整数）を満たす必要かある。

さらに、第６図（ａ）、　（ｂ）に、１／４波長板を用
いず、１層の液晶層だけで同心円状の偏光を得る手段の
構成例を示す。第６図（ａ）、　（ｂ）で集光レンズ　
により平行光となったレーザー光６２はθ２Ａ、６２Ｂ
に示す方向の直線偏光であり、この直線偏光は片側が全
面にわたって一方向６４の配向、もう一方の側が点０３
を中心とする開広円方向６５に配向している液晶層に入
射する。

液晶層では上記の配向処理により、Ｂ点、Ｄ点ではホモ
ジェニアス配列、Ａ点、０点では９０度ＴＮ形配列、そ
の間は９０度より小さいＴＮ形配列になっている。この
場合の偏光状態の変化を第７図（ａＬ　　（ｂＬ　　（
ｃ）に示す。第７図（ａ）、（ｂ）、　（ｃ）のように
液晶層に直線偏光が入射し、これがツイスト角と同じだ
け回転した直線偏光となって液晶層を出射する条件は液
晶のツイスト角によってセルギャップの値が若干具なる
ため同心円の全周にわたって完全な直線偏光を得ること
はできないが、このギャップ差はツイスト角の０度から
９０度の間で僅かであるので、境界条件として４５度ツ
イストの場合にアジマス角がＯかつ楕円率がＯとなる条
件と９０度ツイストの場合にアジマス角がＯかつ楕円率
が０となる条件の間に液晶層のパラメータを設定すれば
間怠円の全周についてほぼ直線に近い開広円方向の偏光
がでてくるので、十分な効率の向上につながる。このと
きの条件は　（ｔ”−ｔ）≦４Δｎ５ｄｓ／λ３≦、ｋ
］−「］）て−１）　　（ただし、ｔ〉１；整数）。さ
らに、この場合、液晶層の片側の配向処理が一方向であ
るため液晶セルの製造も容易であり、かつ１／４波長板
も必要がないので構成も簡易である。

また、液晶層の片側を開広円状の配向ではなく、同心楕
円状の配向にして液晶層の各部分のツイスト角を最適化
してもよい。

発明の効果 本発明によれば、レーザー光を出射する光を同心円の接
線方向の直線偏光または略直線偏光に変換できるため結
合手段により導波光に変換される効率が高くなり、その
効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実廊例の光学ヘッド装置の構成図、
第２図は同装置における第１の実施例である偏光子の側
面図と上面図および断面図、第３図は第２図で表わした
実施例において用いる９０度ＴＮ液晶層を通過する光の
偏光状態を表わす図、第４図は同装置における第２の実
施例である偏光子の側面図と断面図、第５図は第４図に
示す４５度ＴＮ液晶層を通過する光の偏光状態を示す図
である。第６図は本発明の第３の実施例である偏光子の
側面図と断面図、第７図（ａ）（ｂ）（ｃ）は第６図で
用いるツイスト角の分布を持つＴＮ液晶層を通過する光
の偏光吠態図、第８図および第９図はそれぞれ本発明の
前提となる提案中の光学ヘッド装置の構成を示す斜視図
および断面図、第１０図は同装置における信号検出の原
理図、第１１図は従来例の光学ヘッド装置の構成図、第
１２図は同従来装置における集光グレーティングカプラ
からの出射光の光分布図、第１３図は同従来装置におけ
る集光グレーティングカプラからの出射光と光デイスク
反射面からの戻り光の光分布図である。 １・・導波路基板、３゛・・偏光子、４・・集光レンズ
、５・・半導体レーザー　７・・レーザー光、８・・・
グレーティングカプラ、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ・・グレーテ
ィング、　ＩＯＡ、　　ＩＯＢ、　　ＩＯＣ，１０Ｄ、
ＩＯＥ・・光検出素子、１１・・光ディスク、１４・・
ａＩＥ体層、１５・・導波層、１６・・導波光、１７Ａ
、　　１７Ｂ、　　１７Ｃ・・放射モード光、１８・・
中心軸、ＦＡ、ＦＢ、ＦＣ・・集光点、１９・・反射面
、２ＯＡ、２０Ｂ、２０Ｃ・・反射光、２１Ａ、２１Ｂ
、２１Ｃ・・反射側導波光、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ，
２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ・・誂電体層。 代理人の氏名　弁理士　栗野重孝　はか１名（ＯＪ） ［２５ ２牛Ｄ 第 図 ６ｎ・−ｉ折半４オＹ生 八−−−えυ気長、（νｍ２ Ｕ（−ロｎｄ、／θＮ） 箔　５ 図 Ｕ　（−几Ａｎｔ／θへ） 第 図 第６図 ｄ、（１！ルイτ−Ｉブノ （１（でルイヤ・１デン ≠（でルギ呵・シブ） １十−０−墾ｉ倭１ 胤廉−＋　１：、＝、ｉ 勧、１Ｃ６−４及た ｆ７帥１７ｃ・−欺町モーＶだ ｒｑ−−一反ｒ１ 第１０ 図 第１１図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザー光源と、このレーザー光源からのレーザ
   ー光を誘電体層内に導波させ導波光とする結合手段と、
   前記レーザー光源と前記結合手段との間に設けられた前
   記レーザー光源からのレーザー光を同心円状または放射
   状の偏光とする偏光手段と、前記導波光を前記誘電体層
   内の一点０より放射方向に導波させる導波路と、点０を
   中心にして前記導波路内に設けられた同心円状もしくは
   スパイラル状の周期構造Ａとを備え、前記周期構造によ
   り前記導波光を放射し、前記導波路外にある点Ｆに集光
   する光学ヘッド装置において、前記偏光手段を少なくと
   も１つの液晶層または前記液晶層と１／４波長板の組合
   せにより構成したことを特徴とする光学ヘッド装置。
2. （２）１／４波長板と組み合わせる液晶層を片側が点０
   に対する同心円の接線方向、もう一方が前記点０を通る
   放射方向に配向されたＴＮ形液晶層とした請求項１記載
   の光学ヘッド装置。
3. （３）ＴＮ形液晶層の屈折率異 方性Δｎ、液晶層厚ｄ、レーザーの波長λの値がΔｎｄ
   ／λ＝√（ｍ（ｍ−１）） ただし、ｍ＞１；整数 の関係を満たす請求項２記載の光学ヘッド装置。
4. （４）１／４波長板と組み合わせる液晶層が２層構造で
   あり、１層目を点０を中心とする同心円状もしくは放射
   状に配向されたホモジニアス液晶層、２層目を片側が前
   記点０を中心とする同心円の接線方向、もう一方が前記
   接線方向と略４５度をなす方向に配向したＴＮ形液晶層
   により構成した請求項１記載の光学ヘッド装置。
5. （５）ホモジニアス液晶層の屈折率異方性Δｎ＿１、液
   晶層厚ｄ＿１、レーザーの波長λ＿１の値が Δｎ＿１ｄ＿１＝（２ｋ−１）λ＿１／４ ただし、ｋ＞１；整数 の関係を満たし、かつＴＮ形液晶層の屈折率異方性Δｎ
   ＿２、液晶層厚ｄ＿２レーザーの波長λ＿１の値が、４
   Δｎ＿２ｄ＿２／λ＿１＝√（１６ｓ＾２−１）の関係
   を満たす請求項４記載の光学ヘッド装置。
6. （６）偏光手段を片側が一方向の配向、もう一方が点０
   を中心とする同心円または同心楕円の接線方向の配向で
   ある液晶層で構成する請求項１記載の光学ヘッド装置。
7. （７）液晶層の屈折率異方性Δ　 ｎ＿３、液晶層厚ｄ＿３、レーザーの波長λ＿３の値が
   、４√（ｔ＾２−ｔ）≦４Δｎ＿３ｄ＿３／λ＿３≦√
   （１６ｔ＾２−１） ただし、ｔ＞１；整数 の関係を満たす請求項６記載の光学ヘッド装置。