JPH1068820A - 偏光回折素子及びそれを用いた光ヘッド装置 - Google Patents
偏光回折素子及びそれを用いた光ヘッド装置Info
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- JPH1068820A JPH1068820A JP8243724A JP24372496A JPH1068820A JP H1068820 A JPH1068820 A JP H1068820A JP 8243724 A JP8243724 A JP 8243724A JP 24372496 A JP24372496 A JP 24372496A JP H1068820 A JPH1068820 A JP H1068820A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】光検知器への光の分割と光学ディスクへの３ビ
ーム分割とを１個の回折素子で可能にし、小型軽量化に
資す。 【解決手段】第１の基板１の第１の凹凸２と、第２の基
板３の第２の凹凸４との凹凸の長手方向が直交するよう
に配置し、液晶６を封入することにより、往路で３ビー
ム分割を行い、復路で光検知器へビームの回折を行う。
ーム分割とを１個の回折素子で可能にし、小型軽量化に
資す。 【解決手段】第１の基板１の第１の凹凸２と、第２の基
板３の第２の凹凸４との凹凸の長手方向が直交するよう
に配置し、液晶６を封入することにより、往路で３ビー
ム分割を行い、復路で光検知器へビームの回折を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＤＶＤ（デジタル
ビデオディスク）、ＬＤ（レーザディスク）、ＣＤ（コ
ンパクトディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ等の光ディスク、相
変化光ディスク及び光磁気ディスク等の光学ディスクに
光学的情報を書き込んだり、光学的情報を読み取るため
の光ヘッド装置に使用されるに適した偏光回折素子及び
それを用いた光ヘッド装置に関する。
ビデオディスク）、ＬＤ（レーザディスク）、ＣＤ（コ
ンパクトディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ等の光ディスク、相
変化光ディスク及び光磁気ディスク等の光学ディスクに
光学的情報を書き込んだり、光学的情報を読み取るため
の光ヘッド装置に使用されるに適した偏光回折素子及び
それを用いた光ヘッド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光ディスク、光磁気ディスク等の
光学ディスクに光学的情報を書き込んだり、光学的情報
を読み取る光ヘッド装置としては、ディスクの記録面か
ら反射された信号光を検出部へ導光（ビームスプリッ
ト）する光学部品としてプリズム式ビームスプリッタを
用いたものと、回折格子又はホログラム素子を用いたも
のとが知られていた。
光学ディスクに光学的情報を書き込んだり、光学的情報
を読み取る光ヘッド装置としては、ディスクの記録面か
ら反射された信号光を検出部へ導光（ビームスプリッ
ト）する光学部品としてプリズム式ビームスプリッタを
用いたものと、回折格子又はホログラム素子を用いたも
のとが知られていた。
【０００３】従来、光ヘッド装置用の回折格子又はホロ
グラム素子は、ガラスやプラスチック基板上に、矩形の
断面を有する矩形格子（レリーフ型）をドライエッチン
グ法又は射出成形法よって形成し、これによって光を回
折しビームスプリット機能を付与していた。
グラム素子は、ガラスやプラスチック基板上に、矩形の
断面を有する矩形格子（レリーフ型）をドライエッチン
グ法又は射出成形法よって形成し、これによって光を回
折しビームスプリット機能を付与していた。
【０００４】また、光の利用効率が１０％程度の等方性
回折格子よりも光の利用効率を上げようとした場合、偏
光を利用することが考えられる。偏光を利用しようとす
ると、プリズム式ビームスプリッタにλ／４板を組み合
わせて、往路（光源から光学ディスクへ向かう方向）及
び復路（光学ディスクから検出部へ向かう方向）の効率
を上げて往復効率を上げる方法があった。
回折格子よりも光の利用効率を上げようとした場合、偏
光を利用することが考えられる。偏光を利用しようとす
ると、プリズム式ビームスプリッタにλ／４板を組み合
わせて、往路（光源から光学ディスクへ向かう方向）及
び復路（光学ディスクから検出部へ向かう方向）の効率
を上げて往復効率を上げる方法があった。
【０００５】しかし、プリズム式偏光ビームスプリッタ
は高価であり、他の方式が模索されていた。一つの方式
としてＬｉＮｂＯ3 等の複屈折結晶の平板を用い、表面
に異方性回折格子を形成し偏向選択性をもたす方法が知
られている。しかし、複屈折結晶自体が高価であり、民
生分野への適用は困難である。
は高価であり、他の方式が模索されていた。一つの方式
としてＬｉＮｂＯ3 等の複屈折結晶の平板を用い、表面
に異方性回折格子を形成し偏向選択性をもたす方法が知
られている。しかし、複屈折結晶自体が高価であり、民
生分野への適用は困難である。
【０００６】一方、等方性回折格子は、前述のように光
の利用効率が往路で５０％程度、復路で２０％程度であ
るため、往復での光の利用効率は１０％程度が限界であ
る。
の利用効率が往路で５０％程度、復路で２０％程度であ
るため、往復での光の利用効率は１０％程度が限界であ
る。
【０００７】上記の問題点を解決し、高光利用効率の光
ヘッドを実現するために、基板上に、格子状凸部を形成
し、その凹部に光学異方性材料を充填する偏光回折素
子、又は、そのような偏光回折素子を用いた光ヘッドが
提案されている。
ヘッドを実現するために、基板上に、格子状凸部を形成
し、その凹部に光学異方性材料を充填する偏光回折素
子、又は、そのような偏光回折素子を用いた光ヘッドが
提案されている。
【０００８】この偏光回折素子の例を図３に示す。図３
において、１１は第１の基板、１２は凹凸、１３は第２
の基板、１５はシール材、１６は光学異方性材料である
液晶を示す。
において、１１は第１の基板、１２は凹凸、１３は第２
の基板、１５はシール材、１６は光学異方性材料である
液晶を示す。
【０００９】この偏光回折素子は、往路では光源からの
光は回折せずに直進して光学ディスクに到達し、復路で
は偏光方向が９０°回転した光のため光は回折して光検
知器に到達するようにされる。
光は回折せずに直進して光学ディスクに到達し、復路で
は偏光方向が９０°回転した光のため光は回折して光検
知器に到達するようにされる。
【００１０】しかし、実際のシステム上では、例えば、
ＣＤ再生とＤＶＤ再生を単一の光ヘッドで行う必要があ
るが、ＤＶＤではトラッキング方式が通常１ビーム方式
であり、ＣＤではトラッキング方式が通常３ビーム方式
である。
ＣＤ再生とＤＶＤ再生を単一の光ヘッドで行う必要があ
るが、ＤＶＤではトラッキング方式が通常１ビーム方式
であり、ＣＤではトラッキング方式が通常３ビーム方式
である。
【００１１】そのためＣＤとＤＶＤを両方再生するため
に、３ビーム発生用の単純回折格子を上記の光学異方性
回折格子とは別に何らかの方法で設置する必要がある。
このため、従来以下のような方式が提案されている。
に、３ビーム発生用の単純回折格子を上記の光学異方性
回折格子とは別に何らかの方法で設置する必要がある。
このため、従来以下のような方式が提案されている。
【００１２】１つの例としては、図４に示すように光学
異方性回折格子とは別に３ビーム発生用の単純回折格子
を光源と光学異方性回折格子との間に設置する方式があ
る。図４において、２１は光源、２２は３ビーム発生用
の単純回折格子、２３は光学異方性回折格子、２４はλ
／４板、２５は集光レンズ、２６は光学ディスク、２７
Ａ、２７Ｂは回折光、２８Ａ、２８Ｂは光検知器を示
す。この方式では、部品点数が増え、調整、組立が煩雑
になる問題があった。
異方性回折格子とは別に３ビーム発生用の単純回折格子
を光源と光学異方性回折格子との間に設置する方式があ
る。図４において、２１は光源、２２は３ビーム発生用
の単純回折格子、２３は光学異方性回折格子、２４はλ
／４板、２５は集光レンズ、２６は光学ディスク、２７
Ａ、２７Ｂは回折光、２８Ａ、２８Ｂは光検知器を示
す。この方式では、部品点数が増え、調整、組立が煩雑
になる問題があった。
【００１３】この部品点数を減らすために、単純回折格
子を別置せずに、光学異方性回折格子を形成した基板の
反対面（外側の面）に単純回折格子を形成することも考
えられた。この方式では、光学異方性格子による復路の
回折光の干渉（光学異方性格子から出射した回折光が単
純回折格子を通ること）を避けるために、光学異方性格
子と単純回折格子の距離を極端に空けたり、又は光学異
方性回折格子の回折角を広くとるために光学異方性格子
のピッチを極端に細かくする必要があった。
子を別置せずに、光学異方性回折格子を形成した基板の
反対面（外側の面）に単純回折格子を形成することも考
えられた。この方式では、光学異方性格子による復路の
回折光の干渉（光学異方性格子から出射した回折光が単
純回折格子を通ること）を避けるために、光学異方性格
子と単純回折格子の距離を極端に空けたり、又は光学異
方性回折格子の回折角を広くとるために光学異方性格子
のピッチを極端に細かくする必要があった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】光学異方性格子と単純
回折格子の距離を空けるためには、透明基板の厚みを厚
くする必要がある。これは光学異方性格子自体の重量増
を生じ、加工が困難になるという問題がある。また、格
子のピッチを細かくすることは、加工が難しく生産性が
低下するという問題がある。
回折格子の距離を空けるためには、透明基板の厚みを厚
くする必要がある。これは光学異方性格子自体の重量増
を生じ、加工が困難になるという問題がある。また、格
子のピッチを細かくすることは、加工が難しく生産性が
低下するという問題がある。
【００１５】本発明は、前述の問題を解消し、ＤＶＤ、
ＣＤの両方を再生するための、３ビーム発生用の単純回
折格子を、ビームスプリッタとして使用する光学異方性
回折格子と共存させて、軽量で小型な多機能光学異方性
回折格子を安価に生産性よく提供することを目的とす
る。また、光学異方性回折格子と３ビーム発生用の単純
回折格子の位置関係に関して設計上の自由度を確保する
ことを目的とする。
ＣＤの両方を再生するための、３ビーム発生用の単純回
折格子を、ビームスプリッタとして使用する光学異方性
回折格子と共存させて、軽量で小型な多機能光学異方性
回折格子を安価に生産性よく提供することを目的とす
る。また、光学異方性回折格子と３ビーム発生用の単純
回折格子の位置関係に関して設計上の自由度を確保する
ことを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、一対の基板間
に光学異方性材料が充填された偏光回折素子において、
２枚の基板がいずれもその内面に格子状の凹凸が形成さ
れた基板であることを特徴とする偏光回折素子を提供す
る。
に光学異方性材料が充填された偏光回折素子において、
２枚の基板がいずれもその内面に格子状の凹凸が形成さ
れた基板であることを特徴とする偏光回折素子を提供す
る。
【００１７】また、格子の長手方向が２枚の基板で異な
っていることを特徴とする上記偏光回折素子、及び、そ
れらの一方の基板の凹凸の凸部の屈折率が光学異方性材
料の常光屈折率にほぼ等しくされ、他方の基板の凹凸の
凸部の屈折率が光学異方性材料の異常光屈折率にほぼ等
しくされていることを特徴とする上記偏光回折素子を提
供する。
っていることを特徴とする上記偏光回折素子、及び、そ
れらの一方の基板の凹凸の凸部の屈折率が光学異方性材
料の常光屈折率にほぼ等しくされ、他方の基板の凹凸の
凸部の屈折率が光学異方性材料の異常光屈折率にほぼ等
しくされていることを特徴とする上記偏光回折素子を提
供する。
【００１８】また、少なくとも一方の基板の凹凸の凸部
が基板の表面に形成された透明材料膜で形成されている
ことを特徴とする上記偏光回折素子、及び、光学異方性
材料が液晶であり、格子の長手方向が２枚の基板でほぼ
直交しており、液晶のツイスト角が９０°＋１８０°×
ｎ（ｎは０以上の整数）とされていることを特徴とする
上記偏光回折素子を提供する。
が基板の表面に形成された透明材料膜で形成されている
ことを特徴とする上記偏光回折素子、及び、光学異方性
材料が液晶であり、格子の長手方向が２枚の基板でほぼ
直交しており、液晶のツイスト角が９０°＋１８０°×
ｎ（ｎは０以上の整数）とされていることを特徴とする
上記偏光回折素子を提供する。
【００１９】また、上記偏光回折素子を光源と光学ディ
スクとの間に配置したことを特徴とする光ヘッド装置、
及び、その偏光回折素子の光源側の格子状の凹凸の長手
方向を光源の光の偏光方向とほぼ一致するようにすると
ともに凹凸の凸部の屈折率を光学異方性材料の異常光屈
折率にほぼ等しくするか、又は、光源側の格子状の凹凸
の長手方向を光源の光の偏光方向とほぼ直交するように
するとともに凹凸の凸部の屈折率を光学異方性材料の常
光屈折率にほぼ等しくするようにしたことを特徴とする
上記光ヘッド装置を提供する。
スクとの間に配置したことを特徴とする光ヘッド装置、
及び、その偏光回折素子の光源側の格子状の凹凸の長手
方向を光源の光の偏光方向とほぼ一致するようにすると
ともに凹凸の凸部の屈折率を光学異方性材料の異常光屈
折率にほぼ等しくするか、又は、光源側の格子状の凹凸
の長手方向を光源の光の偏光方向とほぼ直交するように
するとともに凹凸の凸部の屈折率を光学異方性材料の常
光屈折率にほぼ等しくするようにしたことを特徴とする
上記光ヘッド装置を提供する。
【００２０】本発明の偏光回折素子は、２枚の基板がい
ずれもその内面に格子状の凹凸が形成された基板であ
り、１個の素子で往路で光を３分割可能にし、復路で回
折して光検知器に導くという多機能を有し、光ヘッド装
置に組み込んでその小型多機能化に有用である。
ずれもその内面に格子状の凹凸が形成された基板であ
り、１個の素子で往路で光を３分割可能にし、復路で回
折して光検知器に導くという多機能を有し、光ヘッド装
置に組み込んでその小型多機能化に有用である。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は本発明の偏光回折素子の断
面図であり、図２はその基板をずらした状態で示す平面
図である。図１及び図２において、１はガラス、プラス
チック等の第１の基板、２はその内面に形成された格子
状の第１の凹凸、３はガラス、プラスチック等の第２の
基板、４はその内面に形成された格子状の第２の凹凸、
５はシール材、６は液晶を示す。Ｐ1 は第１の基板１の
格子のピッチ、Ｐ2 は第２の基板３の格子のピッチ、θ
は第１の基板１の格子の長手方向７と第２の基板３の格
子の長手方向８との交差角を示す。
面図であり、図２はその基板をずらした状態で示す平面
図である。図１及び図２において、１はガラス、プラス
チック等の第１の基板、２はその内面に形成された格子
状の第１の凹凸、３はガラス、プラスチック等の第２の
基板、４はその内面に形成された格子状の第２の凹凸、
５はシール材、６は液晶を示す。Ｐ1 は第１の基板１の
格子のピッチ、Ｐ2 は第２の基板３の格子のピッチ、θ
は第１の基板１の格子の長手方向７と第２の基板３の格
子の長手方向８との交差角を示す。
【００２２】本発明の偏光回折素子で用いる基板は、ガ
ラス、プラスチック等の透明基板が使用でき、透過損
失、信頼性等の点からみてガラス基板の使用が好まし
い。また、基板と光学異方性材料との界面での反射を低
減するために基板の屈折率は光学異方性材料のいずれか
の屈折率と一致するようにされていることが好ましい。
ラス、プラスチック等の透明基板が使用でき、透過損
失、信頼性等の点からみてガラス基板の使用が好まし
い。また、基板と光学異方性材料との界面での反射を低
減するために基板の屈折率は光学異方性材料のいずれか
の屈折率と一致するようにされていることが好ましい。
【００２３】本発明における光学異方性材料の代表的な
ものとして液晶がある。この液晶は種々の液晶が使用で
き、最も一般的な正の誘電異方性のネマチック液晶が好
適に使用できるので、以下の説明では正の誘電異方性の
ネマチック液晶を用いたものとして説明する。
ものとして液晶がある。この液晶は種々の液晶が使用で
き、最も一般的な正の誘電異方性のネマチック液晶が好
適に使用できるので、以下の説明では正の誘電異方性の
ネマチック液晶を用いたものとして説明する。
【００２４】なお、本発明では電界をオンオフしなくて
もよいので、このネマチック液晶は電界のオンオフによ
る配列の変化は生じなくてもよい。このため、このネマ
チック液晶はその配列状態のまま重合されて高分子化さ
れたものであってもよい。
もよいので、このネマチック液晶は電界のオンオフによ
る配列の変化は生じなくてもよい。このため、このネマ
チック液晶はその配列状態のまま重合されて高分子化さ
れたものであってもよい。
【００２５】本発明で形成する凹凸は、基板自体に直接
凹凸を形成してもよく、基板表面に透明材料膜を形成し
透明材料膜に凹凸を形成してもよい。この透明材料膜
は、各種の透明材料が使用でき、基板に対する接着性が
よく、後で充填する液晶等の光学異方性材料の屈折率と
一致する屈折率を有する材料が好ましい。
凹凸を形成してもよく、基板表面に透明材料膜を形成し
透明材料膜に凹凸を形成してもよい。この透明材料膜
は、各種の透明材料が使用でき、基板に対する接着性が
よく、後で充填する液晶等の光学異方性材料の屈折率と
一致する屈折率を有する材料が好ましい。
【００２６】具体的には、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｍｇ
Ｏ、ＳｉＯＮ、ＺｒＯ2 等の透明な無機の酸化物、窒化
物等の膜が使用できる。特に、ＳｉＯＮが酸素と窒素の
量を変えることにより得られる膜の屈折率を容易に変化
させうるので好ましい。これらの透明材料膜は、基板上
に反応性スパッタ法、蒸着法、プラズマＣＶＤ法等によ
って形成すればよい。
Ｏ、ＳｉＯＮ、ＺｒＯ2 等の透明な無機の酸化物、窒化
物等の膜が使用できる。特に、ＳｉＯＮが酸素と窒素の
量を変えることにより得られる膜の屈折率を容易に変化
させうるので好ましい。これらの透明材料膜は、基板上
に反応性スパッタ法、蒸着法、プラズマＣＶＤ法等によ
って形成すればよい。
【００２７】なお、上記の説明では、ＳｉＯＮと記載し
たが、これは一般式で書けば、ＳｉＯx Ｎy （０＜ｘ＜
２、０＜ｙ＜１．３）とされるべきものであり、煩雑さ
を避けるために、以下の説明においてもＳｉＯＮと表記
する。同様なことがＳｉＯ2等にも適用される。
たが、これは一般式で書けば、ＳｉＯx Ｎy （０＜ｘ＜
２、０＜ｙ＜１．３）とされるべきものであり、煩雑さ
を避けるために、以下の説明においてもＳｉＯＮと表記
する。同様なことがＳｉＯ2等にも適用される。
【００２８】基板に凹凸を形成するには、基板自体又は
基板上に形成された透明材料膜をフォトリソグラフィ、
ドライエッチング等によって加工し、格子状凹凸を形成
すればよい。
基板上に形成された透明材料膜をフォトリソグラフィ、
ドライエッチング等によって加工し、格子状凹凸を形成
すればよい。
【００２９】より具体的には、例えばＳｉＯＮ等の透明
材料膜上にフォトレジストをスピンコートし、そのフォ
トレジストに、フォトマスクを通して紫外線を照射し、
その後現像処理することによって、格子状のレジスト形
状を形成し、これをマスク材として、ドライエッチング
によって、レジスト形状を転写することによって、透明
ガラス基板上に格子状の凹凸を形成する。
材料膜上にフォトレジストをスピンコートし、そのフォ
トレジストに、フォトマスクを通して紫外線を照射し、
その後現像処理することによって、格子状のレジスト形
状を形成し、これをマスク材として、ドライエッチング
によって、レジスト形状を転写することによって、透明
ガラス基板上に格子状の凹凸を形成する。
【００３０】本発明では、２つの格子状の凹凸を夫々の
基板上に形成する。この２枚の基板の格子状の凹凸の長
手方向は異なった方向にすることが好ましい。通常は、
夫々が相互に影響しにくくするために、相互にほぼ直交
する方向にされることがさらに好ましい。
基板上に形成する。この２枚の基板の格子状の凹凸の長
手方向は異なった方向にすることが好ましい。通常は、
夫々が相互に影響しにくくするために、相互にほぼ直交
する方向にされることがさらに好ましい。
【００３１】夫々の格子状の凹凸のピッチＰ1 及びＰ2
は、夫々の目的である往路で光を３分割し、復路で回折
して光検知器に導くのに適したピッチで設けられればよ
い。
は、夫々の目的である往路で光を３分割し、復路で回折
して光検知器に導くのに適したピッチで設けられればよ
い。
【００３２】この格子状の凹凸を形成した基板は、凹凸
面をラビング、斜め蒸着等によりその格子の長手方向に
液晶分子が整列するように配向処理することが好まし
い。この配向処理は、ネマチック液晶自体が固有のねじ
れピッチを有している場合には、一方の基板にのみ行っ
てもよい。また、配向処理前にポリイミドやポリアミド
等の薄膜を形成してから配向処理してもよい。
面をラビング、斜め蒸着等によりその格子の長手方向に
液晶分子が整列するように配向処理することが好まし
い。この配向処理は、ネマチック液晶自体が固有のねじ
れピッチを有している場合には、一方の基板にのみ行っ
てもよい。また、配向処理前にポリイミドやポリアミド
等の薄膜を形成してから配向処理してもよい。
【００３３】本発明では、液晶分子のツイスト角は９０
°＋１８０°×ｎ（ｎは０以上の整数）とすることが好
ましい。これは、２枚の基板の格子状の凹凸の長手方向
の交差角θがほぼ９０°にされ、それに沿った方向に配
向処理されることにより容易に得られる。この場合、ｎ
がいくつになるかは、液晶自体の固有のねじれピッチを
どの程度にするかで決まる。
°＋１８０°×ｎ（ｎは０以上の整数）とすることが好
ましい。これは、２枚の基板の格子状の凹凸の長手方向
の交差角θがほぼ９０°にされ、それに沿った方向に配
向処理されることにより容易に得られる。この場合、ｎ
がいくつになるかは、液晶自体の固有のねじれピッチを
どの程度にするかで決まる。
【００３４】図５は、本発明の偏光回折素子を用いた光
ヘッド装置の基本的な構成を示す模式図である。図５に
おいて、３１は光源、３３は本発明の偏光回折素子、３
４はλ／４板、３５は集光レンズ、３６は光学ディス
ク、３７Ａ、３７Ｂは回折光、３８Ａ、３８Ｂは光検知
器を示す。この光ヘッド装置では、偏光回折素子３３が
偏光ビームスプリッタとして機能するとともに、３ビー
ム発生用の単純回折格子としても機能する。
ヘッド装置の基本的な構成を示す模式図である。図５に
おいて、３１は光源、３３は本発明の偏光回折素子、３
４はλ／４板、３５は集光レンズ、３６は光学ディス
ク、３７Ａ、３７Ｂは回折光、３８Ａ、３８Ｂは光検知
器を示す。この光ヘッド装置では、偏光回折素子３３が
偏光ビームスプリッタとして機能するとともに、３ビー
ム発生用の単純回折格子としても機能する。
【００３５】光源３１には、半導体レーザが通常用いら
れるが、波長変換素子等を組み込んでより短波長化した
レーザも使用できる。λ／４板３４は偏光方向を回転さ
せるために使用される位相差板であり、所望の角度の偏
光方向の回転ができるような位相差板が使用されればよ
い。
れるが、波長変換素子等を組み込んでより短波長化した
レーザも使用できる。λ／４板３４は偏光方向を回転さ
せるために使用される位相差板であり、所望の角度の偏
光方向の回転ができるような位相差板が使用されればよ
い。
【００３６】図５の光ヘッド装置の構成は基本的な構成
であり、必要に応じて、焦点距離を変える機構やレンズ
の開口率を変える機構を設けてもよい。また、偏光回折
素子の格子を１つの基板に２種以上設けて回折光の数を
増やしたりすることもできる。また、光検知器への回折
に用いる格子は、凹凸を完全に平行にするのでなく、わ
ずかに湾曲させてレンズ効果を持たせるようにしてもよ
い。
であり、必要に応じて、焦点距離を変える機構やレンズ
の開口率を変える機構を設けてもよい。また、偏光回折
素子の格子を１つの基板に２種以上設けて回折光の数を
増やしたりすることもできる。また、光検知器への回折
に用いる格子は、凹凸を完全に平行にするのでなく、わ
ずかに湾曲させてレンズ効果を持たせるようにしてもよ
い。
【００３７】図５のような構成をとることにより、本発
明の光ヘッド装置は以下のような機能が得られる。本発
明の偏光回折素子は、一方の基板の格子状の凹凸で偏光
ビームスプリッタとして機能し、他方の基板の格子状の
凹凸でトラッキングエラー検出のために必要な３ビーム
発生用の光学異方性回折格子として機能している。
明の光ヘッド装置は以下のような機能が得られる。本発
明の偏光回折素子は、一方の基板の格子状の凹凸で偏光
ビームスプリッタとして機能し、他方の基板の格子状の
凹凸でトラッキングエラー検出のために必要な３ビーム
発生用の光学異方性回折格子として機能している。
【００３８】例えば、一方の基板では、液晶の常光屈折
率にほぼ等しい基板上に、同じく液晶の異常光屈折率に
ほぼ等しいＳｉＯＮの透明材料膜による格子状の凹凸を
形成する。この格子は通常は３ビーム発生のためである
ので、通常直線状の格子である。これは液晶が基板間に
充填された状態で、光源から光デイスクに向かうある偏
光状態の光を持つ往路においては、例えばその７０％を
透過し、１５％をおのおの＋１次と−１次の方向へ回折
させる。一方、それと直交した偏光状態を持つ復路にお
いては、全透過し、無視できる。
率にほぼ等しい基板上に、同じく液晶の異常光屈折率に
ほぼ等しいＳｉＯＮの透明材料膜による格子状の凹凸を
形成する。この格子は通常は３ビーム発生のためである
ので、通常直線状の格子である。これは液晶が基板間に
充填された状態で、光源から光デイスクに向かうある偏
光状態の光を持つ往路においては、例えばその７０％を
透過し、１５％をおのおの＋１次と−１次の方向へ回折
させる。一方、それと直交した偏光状態を持つ復路にお
いては、全透過し、無視できる。
【００３９】この場合、他方の基板では、液晶の常光屈
折率にほぼ等しい透明基板上に、同じく液晶の常光屈折
率にほぼ等しいＳｉＯＮの透明薄膜による格子状の凹凸
を形成する。この格子は偏光ビームスプリッタとして機
能し、通常はフォーカスエラー検出のための複雑な湾曲
を有する。液晶が基板間に充填された状態で、光源から
光デイスクに向かうある偏光状態の光を持つ往路におい
てはほぼ全透過する。一方、それとほぼ直交した偏光状
態を持つ復路においては、光に対しフォーカスエラー検
出のための光学処理をした状態で、ほぼ全面的に回折
し、光検知器に導かれる。
折率にほぼ等しい透明基板上に、同じく液晶の常光屈折
率にほぼ等しいＳｉＯＮの透明薄膜による格子状の凹凸
を形成する。この格子は偏光ビームスプリッタとして機
能し、通常はフォーカスエラー検出のための複雑な湾曲
を有する。液晶が基板間に充填された状態で、光源から
光デイスクに向かうある偏光状態の光を持つ往路におい
てはほぼ全透過する。一方、それとほぼ直交した偏光状
態を持つ復路においては、光に対しフォーカスエラー検
出のための光学処理をした状態で、ほぼ全面的に回折
し、光検知器に導かれる。
【００４０】すなわち、光源からの往路においては、光
源から出た特定の偏光方向を持つ光は偏光ビームスプリ
ッタとして機能する格子は透過し、３ビーム発生用の光
学異方性回折格子として機能する格子はある量の光を＋
１次と−１次の方向へ回折させて３ビームを発生させ
る。
源から出た特定の偏光方向を持つ光は偏光ビームスプリ
ッタとして機能する格子は透過し、３ビーム発生用の光
学異方性回折格子として機能する格子はある量の光を＋
１次と−１次の方向へ回折させて３ビームを発生させ
る。
【００４１】一方、光学ディスクからの復路の光は、位
相差板を往復で２度通過することにより往路の光に対し
て９０°偏光方向がずれる。このため、３ビーム発生用
の光学異方性回折格子として機能する格子はそのまま通
過し、偏光ビームスプリッタとして機能する格子により
回折を生じて光検知器に導かれる。
相差板を往復で２度通過することにより往路の光に対し
て９０°偏光方向がずれる。このため、３ビーム発生用
の光学異方性回折格子として機能する格子はそのまま通
過し、偏光ビームスプリッタとして機能する格子により
回折を生じて光検知器に導かれる。
【００４２】この代表的な例として、図５の例で、光源
３１からの光がＰ偏光（紙面に平行な方向の偏光）であ
るとした場合で説明する。偏光回折素子３３は光源側で
格子状の凹凸の長手方向が紙面に垂直であり、その凸部
の屈折率が液晶の常光屈折率と一致するようにされ、光
学ディスク側で格子状の凹凸の長手方向が紙面に平行で
あり、その凸部の屈折率が液晶の異常光屈折率と一致す
るようにされる。これらの２枚の基板に挟持された液晶
は、基板間で９０°ツイストするようにされている。
３１からの光がＰ偏光（紙面に平行な方向の偏光）であ
るとした場合で説明する。偏光回折素子３３は光源側で
格子状の凹凸の長手方向が紙面に垂直であり、その凸部
の屈折率が液晶の常光屈折率と一致するようにされ、光
学ディスク側で格子状の凹凸の長手方向が紙面に平行で
あり、その凸部の屈折率が液晶の異常光屈折率と一致す
るようにされる。これらの２枚の基板に挟持された液晶
は、基板間で９０°ツイストするようにされている。
【００４３】このような光ヘッド装置の場合、光源から
出射した光は、Ｐ偏光で偏光回折素子３３に入射する
が、上側の格子状の凹凸では液晶分子はＰ偏光に対して
は常光屈折率を示すので、凹凸の凸部の屈折率と等しく
なり、この格子状の凹凸は回折格子として機能しなくな
るので、光はこの上側の回折格子をそのまま透過する。
出射した光は、Ｐ偏光で偏光回折素子３３に入射する
が、上側の格子状の凹凸では液晶分子はＰ偏光に対して
は常光屈折率を示すので、凹凸の凸部の屈折率と等しく
なり、この格子状の凹凸は回折格子として機能しなくな
るので、光はこの上側の回折格子をそのまま透過する。
【００４４】液晶層に入射した光は９０°ねじられてＳ
偏光（紙面に垂直な方向の偏光）になり、下側の格子状
の凹凸に入射する。液晶分子は９０°ツイストしている
ので、下側の凹凸では紙面に平行な方向に配列してい
る。この液晶分子はＳ偏光に対しては常光屈折率を示す
ので、下側の凹凸の凸部の屈折率と異なることになり、
この格子状の凹凸は回折格子として機能するので、光は
この下側の回折格子で回折され３本のビームにされる。
偏光（紙面に垂直な方向の偏光）になり、下側の格子状
の凹凸に入射する。液晶分子は９０°ツイストしている
ので、下側の凹凸では紙面に平行な方向に配列してい
る。この液晶分子はＳ偏光に対しては常光屈折率を示す
ので、下側の凹凸の凸部の屈折率と異なることになり、
この格子状の凹凸は回折格子として機能するので、光は
この下側の回折格子で回折され３本のビームにされる。
【００４５】λ／４板等の位相差板を経由して光学ディ
スクで反射して戻ってきた光は偏光方向が９０°ずれて
いて、Ｐ偏光になっている。下側の格子状の凹凸では液
晶分子はＰ偏光に対しては異常光屈折率を示すので、下
側の凹凸の凸部の屈折率と一致することになり、この格
子状の凹凸は回折格子として機能せず、光はこの下側の
回折格子をそのまま透過する。
スクで反射して戻ってきた光は偏光方向が９０°ずれて
いて、Ｐ偏光になっている。下側の格子状の凹凸では液
晶分子はＰ偏光に対しては異常光屈折率を示すので、下
側の凹凸の凸部の屈折率と一致することになり、この格
子状の凹凸は回折格子として機能せず、光はこの下側の
回折格子をそのまま透過する。
【００４６】液晶層に入射した光は再度９０°ねじられ
てＳ偏光になり、上側の格子状の凹凸に入射する。上側
の格子状の凹凸では液晶分子はＳ偏光に対しては異常光
屈折率を示すので、凹凸の凸部の屈折率と異なることに
なり、この格子状の凹凸は回折格子として機能するの
で、光はこの上側の回折格子で回折されて光検知器に到
達する。
てＳ偏光になり、上側の格子状の凹凸に入射する。上側
の格子状の凹凸では液晶分子はＳ偏光に対しては異常光
屈折率を示すので、凹凸の凸部の屈折率と異なることに
なり、この格子状の凹凸は回折格子として機能するの
で、光はこの上側の回折格子で回折されて光検知器に到
達する。
【００４７】また、２枚の基板に挟持された液晶が、基
板間でツイストしていない場合も同様に機能する。ただ
し、この場合には、一方の基板では格子状の凹凸の長手
方向にラビングする等配向処理が容易にできるが、他方
の基板では格子状の凹凸の短手方向に配向処理すること
になり、格子状の凹凸により配向の安定度が低下する傾
向にあるので、液晶がツイストしている場合に比して性
能が低下しやすい。
板間でツイストしていない場合も同様に機能する。ただ
し、この場合には、一方の基板では格子状の凹凸の長手
方向にラビングする等配向処理が容易にできるが、他方
の基板では格子状の凹凸の短手方向に配向処理すること
になり、格子状の凹凸により配向の安定度が低下する傾
向にあるので、液晶がツイストしている場合に比して性
能が低下しやすい。
【００４８】この他方の基板の格子状の凹凸はピッチが
大きいほど影響を受けにくいので、通常はピッチが大き
くてよい３ビーム発生用の回折格子側とすることが好ま
しい。特に、このピッチを３０μｍ以上とすると影響を
生じにくい。
大きいほど影響を受けにくいので、通常はピッチが大き
くてよい３ビーム発生用の回折格子側とすることが好ま
しい。特に、このピッチを３０μｍ以上とすると影響を
生じにくい。
【００４９】この場合には、光源から出射した光はＰ偏
光で偏光回折素子３３に入射するが、上側の格子状の凹
凸では上記の場合と同様に液晶分子はＰ偏光に対しては
常光屈折率を示すので、凹凸の凸部の屈折率と等しくな
り、この格子状の凹凸は回折格子として機能しなくなる
ので、光はこの上側の回折格子をそのまま透過する。
光で偏光回折素子３３に入射するが、上側の格子状の凹
凸では上記の場合と同様に液晶分子はＰ偏光に対しては
常光屈折率を示すので、凹凸の凸部の屈折率と等しくな
り、この格子状の凹凸は回折格子として機能しなくなる
ので、光はこの上側の回折格子をそのまま透過する。
【００５０】液晶層に入射した光はそのまま透過してＰ
偏光のまま下側の格子状の凹凸に入射する。液晶分子は
ツイストしていないので、下側の凹凸では紙面に垂直な
方向に配列している。この液晶分子はＰ偏光に対しては
常光屈折率を示すので、下側の凹凸の凸部の屈折率と異
なることになり、上記の場合と同様にこの格子状の凹凸
は回折格子として機能するので、光はこの下側の回折格
子で回折され３本のビームにされる。
偏光のまま下側の格子状の凹凸に入射する。液晶分子は
ツイストしていないので、下側の凹凸では紙面に垂直な
方向に配列している。この液晶分子はＰ偏光に対しては
常光屈折率を示すので、下側の凹凸の凸部の屈折率と異
なることになり、上記の場合と同様にこの格子状の凹凸
は回折格子として機能するので、光はこの下側の回折格
子で回折され３本のビームにされる。
【００５１】λ／４板等の位相差板を経由して光学ディ
スクで反射して戻ってきた光は偏光方向が９０°ずれて
いて、Ｓ偏光になっている。下側の格子状の凹凸では液
晶分子（紙面に垂直な方向に配列）はＳ偏光に対しては
異常光屈折率を示すので、下側の凹凸の凸部の屈折率と
一致することになり、この格子状の凹凸は回折格子とし
て機能せず、光はこの下側の回折格子をそのまま透過す
る。
スクで反射して戻ってきた光は偏光方向が９０°ずれて
いて、Ｓ偏光になっている。下側の格子状の凹凸では液
晶分子（紙面に垂直な方向に配列）はＳ偏光に対しては
異常光屈折率を示すので、下側の凹凸の凸部の屈折率と
一致することになり、この格子状の凹凸は回折格子とし
て機能せず、光はこの下側の回折格子をそのまま透過す
る。
【００５２】液晶層に入射した光はそのまま透過しＳ偏
光のまま、上側の格子状の凹凸に入射する。上側の格子
状の凹凸では液晶分子はＳ偏光に対しては異常光屈折率
を示すので、凹凸の凸部の屈折率と異なることになり、
この格子状の凹凸は回折格子として機能することになる
ので、光はこの上側の回折格子で回折されて光検知器に
到達する。
光のまま、上側の格子状の凹凸に入射する。上側の格子
状の凹凸では液晶分子はＳ偏光に対しては異常光屈折率
を示すので、凹凸の凸部の屈折率と異なることになり、
この格子状の凹凸は回折格子として機能することになる
ので、光はこの上側の回折格子で回折されて光検知器に
到達する。
【００５３】この例は一例にすぎず、表１に示すような
態様がある。なお、光源からの光はＰ偏光（図５で紙面
に平行な方向の偏光）であるとした場合で示す。Ｓ偏光
の場合には、全てが９０°ずれれば同じことになる。ま
た、液晶分子は９０°ツイストしているものとする。こ
れも上記したように、液晶分子がツイストしていなくて
もほぼ同様に機能する。
態様がある。なお、光源からの光はＰ偏光（図５で紙面
に平行な方向の偏光）であるとした場合で示す。Ｓ偏光
の場合には、全てが９０°ずれれば同じことになる。ま
た、液晶分子は９０°ツイストしているものとする。こ
れも上記したように、液晶分子がツイストしていなくて
もほぼ同様に機能する。
【００５４】各格子の目的は「ホロ」が光検知器への光
の回折のためのホログラムを意味し、「３Ｂ」が３ビー
ムに分けるグレーティングを意味する。長手方向は、
「平行」は図５の紙面に平行方向、「垂直」は紙面に垂
直（奥行き）方向を意味する。凸部屈折率は各基板の凹
凸の凸部が、「常光」は常光屈折率、「異常」は異常光
屈折率と一致していることを意味する。
の回折のためのホログラムを意味し、「３Ｂ」が３ビー
ムに分けるグレーティングを意味する。長手方向は、
「平行」は図５の紙面に平行方向、「垂直」は紙面に垂
直（奥行き）方向を意味する。凸部屈折率は各基板の凹
凸の凸部が、「常光」は常光屈折率、「異常」は異常光
屈折率と一致していることを意味する。
【００５５】前記した例は、この表１では例１に該当す
る。なお、本発明では光検知器への光の回折のためのホ
ログラムが光源側に設けられることが所望以外の余分な
光の回折を生じにくく好ましく思われたが、逆に光学デ
ィスク側に配置された方が高い効率が得られることが判
明した。
る。なお、本発明では光検知器への光の回折のためのホ
ログラムが光源側に設けられることが所望以外の余分な
光の回折を生じにくく好ましく思われたが、逆に光学デ
ィスク側に配置された方が高い効率が得られることが判
明した。
【００５６】すなわち、グレーティングが光源側に配置
され、ホログラムが光学ディスク側に配置された方が高
い効率が得られる。この原因は不明であるが、復路にお
いて液晶部を通過するときに、何らかの光学的擾乱を受
けることが推定される。
され、ホログラムが光学ディスク側に配置された方が高
い効率が得られる。この原因は不明であるが、復路にお
いて液晶部を通過するときに、何らかの光学的擾乱を受
けることが推定される。
【００５７】また、この光検知器への光の回折のための
ホログラム用の凹凸のピッチは、光の回折角により決め
ればよいが、３ビームに分割する方よりも回折角を大き
くとることが多いので、小さいピッチとされる。具体的
には、ピッチを３〜２０μｍ程度にすればよい。また、
３ビームに分割する側の凹凸のピッチは、具体的には１
０〜５０μｍ程度にすればよい。
ホログラム用の凹凸のピッチは、光の回折角により決め
ればよいが、３ビームに分割する方よりも回折角を大き
くとることが多いので、小さいピッチとされる。具体的
には、ピッチを３〜２０μｍ程度にすればよい。また、
３ビームに分割する側の凹凸のピッチは、具体的には１
０〜５０μｍ程度にすればよい。
【００５８】
【表１】
【００５９】
「実施例１」２枚の透明ガラス基板上に、ＳｉＯＮ等の
透明材料膜を夫々ＳｉＯＮの組成を変えることによっ
て、膜の屈折率を１．５２と１．８０となるように形成
した。これら２枚の基板の透明薄膜上にフォトレジスト
をスピンコートし、そのフォトレジストに、フォトマス
クを通して紫外線を照射し、その後現像処理して、格子
状のレジスト形状を形成し、これをマスク材として、ド
ライエッチングによって、レジスト形状を転写して、透
明ガラス基板上に格子状凹凸を形成した。
透明材料膜を夫々ＳｉＯＮの組成を変えることによっ
て、膜の屈折率を１．５２と１．８０となるように形成
した。これら２枚の基板の透明薄膜上にフォトレジスト
をスピンコートし、そのフォトレジストに、フォトマス
クを通して紫外線を照射し、その後現像処理して、格子
状のレジスト形状を形成し、これをマスク材として、ド
ライエッチングによって、レジスト形状を転写して、透
明ガラス基板上に格子状凹凸を形成した。
【００６０】これにより透明材料膜の層のみがエッチン
グされ、透明ガラス基板の表面に透明材料膜の凸部が格
子状に形成された基板が作成された。このとき形成した
格子としては、３ビーム発生用として、ピッチが１５μ
ｍで凸部の屈折率が１．８０の直線格子とし、また、光
検知器に回折させるためのホログラム用として、ピッチ
が約５μｍで凸部の屈折率が１．５２のほぼ直線格子と
した。このホログラム用の格子はその格子をわずかに湾
曲させてレンズ効果を生じるようにしたものを用いた。
グされ、透明ガラス基板の表面に透明材料膜の凸部が格
子状に形成された基板が作成された。このとき形成した
格子としては、３ビーム発生用として、ピッチが１５μ
ｍで凸部の屈折率が１．８０の直線格子とし、また、光
検知器に回折させるためのホログラム用として、ピッチ
が約５μｍで凸部の屈折率が１．５２のほぼ直線格子と
した。このホログラム用の格子はその格子をわずかに湾
曲させてレンズ効果を生じるようにしたものを用いた。
【００６１】その後、この２枚の基板の格子形成面に、
ポリイミドを塗布し、さらに夫々の格子状の凹凸の長手
方向にほぼ平行にラビング処理を施した。この格子状の
凹凸の長手方向をほぼ直交させるようにこれら２枚の基
板を凸部間のギャップ８μｍで貼り合せた。そこに正の
誘電異方性を有するネマチック液晶を注入し、９０°ツ
イストしたセルを作製した。使用した液晶は、常光屈折
率が１．５２、異常光屈折率が１．８０であった。
ポリイミドを塗布し、さらに夫々の格子状の凹凸の長手
方向にほぼ平行にラビング処理を施した。この格子状の
凹凸の長手方向をほぼ直交させるようにこれら２枚の基
板を凸部間のギャップ８μｍで貼り合せた。そこに正の
誘電異方性を有するネマチック液晶を注入し、９０°ツ
イストしたセルを作製した。使用した液晶は、常光屈折
率が１．５２、異常光屈折率が１．８０であった。
【００６２】このように作成した偏光回折素子を図５に
示すように、光源３１側にホログラム用の格子が来るよ
うにかつ前記表１の例１と同様に配置した。図５のよう
にＰ偏光（紙面に平行な方向の偏光）の半導体レーザを
素子に照射すると、光は紙面に垂直方向に長手方向を有
するホログラムの格子に達した。このとき基板上の屈折
率１．５２のＳｉＯＮ膜の凸部と液晶の常光屈折率１．
５２の差がほとんどないことから光はこの格子により回
折されることなく透過した。
示すように、光源３１側にホログラム用の格子が来るよ
うにかつ前記表１の例１と同様に配置した。図５のよう
にＰ偏光（紙面に平行な方向の偏光）の半導体レーザを
素子に照射すると、光は紙面に垂直方向に長手方向を有
するホログラムの格子に達した。このとき基板上の屈折
率１．５２のＳｉＯＮ膜の凸部と液晶の常光屈折率１．
５２の差がほとんどないことから光はこの格子により回
折されることなく透過した。
【００６３】その後、ツイストした液晶内を進行するこ
ととなり偏光方向は紙面に垂直となった（Ｓ偏光）。そ
して、３ビーム用の格子に到達し、基板上の屈折率１．
８０のＳｉＯＮ膜の凸部と液晶の常光屈折率１．５２の
差により、ほぼ紙面に平行な格子により光が回折した。
このときの±１次回折光と０次透過光の強度は、１５：
７０で、所望の３ビームを得ることができた。
ととなり偏光方向は紙面に垂直となった（Ｓ偏光）。そ
して、３ビーム用の格子に到達し、基板上の屈折率１．
８０のＳｉＯＮ膜の凸部と液晶の常光屈折率１．５２の
差により、ほぼ紙面に平行な格子により光が回折した。
このときの±１次回折光と０次透過光の強度は、１５：
７０で、所望の３ビームを得ることができた。
【００６４】さらにこれらの光は、λ／４板を通過する
ことにより円偏光となり、ディスクに到達し反射しても
う一度λ／４板を通過することにより円偏光が紙面に平
行な偏光方向（Ｐ偏光）となった。
ことにより円偏光となり、ディスクに到達し反射しても
う一度λ／４板を通過することにより円偏光が紙面に平
行な偏光方向（Ｐ偏光）となった。
【００６５】この戻り光は、３ビーム用の格子では屈折
率１．８０のＳｉＯＮ膜の凸部と液晶の異常光屈折率
１．８０がほぼ等しいために回折されることなしに透過
した。その後、液晶内を進行し、偏光方向が紙面とほぼ
垂直に回転された（Ｓ偏光）。この光は、屈折率１．５
２のＳｉＯＮ膜の凸部と液晶の異常光屈折率１．８０の
差のために、このホログラムで回折された。このときの
回折効率は±１次ともに約３５％であった。この回折さ
れた光は、光検知器に到達した。
率１．８０のＳｉＯＮ膜の凸部と液晶の異常光屈折率
１．８０がほぼ等しいために回折されることなしに透過
した。その後、液晶内を進行し、偏光方向が紙面とほぼ
垂直に回転された（Ｓ偏光）。この光は、屈折率１．５
２のＳｉＯＮ膜の凸部と液晶の異常光屈折率１．８０の
差のために、このホログラムで回折された。このときの
回折効率は±１次ともに約３５％であった。この回折さ
れた光は、光検知器に到達した。
【００６６】本例では、基板の表面に透明材料膜を形成
し、それによる凸部を設け、その凸部の屈折率をホログ
ラム側の基板では液晶の異常光屈折率と一致させ、３ビ
ーム発生用の基板では液晶の常光屈折率と一致するよう
にした。
し、それによる凸部を設け、その凸部の屈折率をホログ
ラム側の基板では液晶の異常光屈折率と一致させ、３ビ
ーム発生用の基板では液晶の常光屈折率と一致するよう
にした。
【００６７】この凸部の格子の長手方向、屈折率等につ
いては、前記したような種々の組み合わせが使用でき
る。
いては、前記したような種々の組み合わせが使用でき
る。
【００６８】「実施例２」３ビーム用の格子は屈折率
１．５２のＳｉＯＮ膜の凸部で形成し、ホログラムの格
子は屈折率１．８０のＳｉＯＮ膜の凸部で形成し、光源
側に３ビーム用の格子の凸部を設けた基板を配置した。
３ビーム用の格子の長手方向は、図５の紙面に平行にな
るように配置した。その他は実施例１と同様にして、光
ヘッド装置を作成した。
１．５２のＳｉＯＮ膜の凸部で形成し、ホログラムの格
子は屈折率１．８０のＳｉＯＮ膜の凸部で形成し、光源
側に３ビーム用の格子の凸部を設けた基板を配置した。
３ビーム用の格子の長手方向は、図５の紙面に平行にな
るように配置した。その他は実施例１と同様にして、光
ヘッド装置を作成した。
【００６９】図５のようにＰ偏光（紙面に平行な方向の
偏光）の半導体レーザを素子に照射すると、光は紙面に
平行方向に長手方向を有するグレーティングの格子に達
した。このとき基板上の屈折率１．５２のＳｉＯＮ膜の
凸部と液晶の異常光屈折率１．８０の差により、ほぼ紙
面に平行な格子となり光が回折した。このときの±１次
回折光と０次透過光の強度は、１５：７０で、所望の３
ビームを得ることができた。
偏光）の半導体レーザを素子に照射すると、光は紙面に
平行方向に長手方向を有するグレーティングの格子に達
した。このとき基板上の屈折率１．５２のＳｉＯＮ膜の
凸部と液晶の異常光屈折率１．８０の差により、ほぼ紙
面に平行な格子となり光が回折した。このときの±１次
回折光と０次透過光の強度は、１５：７０で、所望の３
ビームを得ることができた。
【００７０】その後、ツイストした液晶内を進行するこ
ととなり偏光方向は紙面に垂直となった（Ｓ偏光）。そ
して、ホログラム用の格子に到達し、基板上の屈折率
１．８０のＳｉＯＮ膜の凸部と液晶の異常光屈折率１．
８０との差がほとんどないことから光はこの格子により
回折されることなく透過した。
ととなり偏光方向は紙面に垂直となった（Ｓ偏光）。そ
して、ホログラム用の格子に到達し、基板上の屈折率
１．８０のＳｉＯＮ膜の凸部と液晶の異常光屈折率１．
８０との差がほとんどないことから光はこの格子により
回折されることなく透過した。
【００７１】さらにこれらの光は、λ／４板を通過する
ことにより円偏光となり、ディスクに到達し反射しても
う一度λ／４板を通過することにより円偏光が紙面に平
行な偏光方向（Ｐ偏光）となった。
ことにより円偏光となり、ディスクに到達し反射しても
う一度λ／４板を通過することにより円偏光が紙面に平
行な偏光方向（Ｐ偏光）となった。
【００７２】この戻り光は、ホログラム用の格子に到達
し、基板上の屈折率１．８０のＳｉＯＮ膜の凸部と液晶
の常光屈折率１．５２の差によりこのホログラムで回折
された。この回折光は液晶内を進行し、偏光方向が紙面
とほぼ垂直に回転された（Ｓ偏光）。この光は屈折率
１．５２のＳｉＯＮ膜の凸部と液晶の常光屈折率１．５
２との差がほとんどないことから光はこの格子により回
折されることなく透過した。
し、基板上の屈折率１．８０のＳｉＯＮ膜の凸部と液晶
の常光屈折率１．５２の差によりこのホログラムで回折
された。この回折光は液晶内を進行し、偏光方向が紙面
とほぼ垂直に回転された（Ｓ偏光）。この光は屈折率
１．５２のＳｉＯＮ膜の凸部と液晶の常光屈折率１．５
２との差がほとんどないことから光はこの格子により回
折されることなく透過した。
【００７３】このときの回折効率は±１次合計で７１．
３％であった。この回折された光は、光検知器に到達し
た。
３％であった。この回折された光は、光検知器に到達し
た。
【００７４】本例では、基板の表面に透明材料膜を形成
し、それによる凸部を設け、その凸部の屈折率をホログ
ラム側の基板では液晶の異常光屈折率と一致させ、３ビ
ーム発生用の基板では液晶の常光屈折率と一致するよう
にした。
し、それによる凸部を設け、その凸部の屈折率をホログ
ラム側の基板では液晶の異常光屈折率と一致させ、３ビ
ーム発生用の基板では液晶の常光屈折率と一致するよう
にした。
【００７５】この凸部の格子の長手方向、屈折率等につ
いては、前記したような種々の組み合わせが使用でき
る。
いては、前記したような種々の組み合わせが使用でき
る。
【００７６】
【発明の効果】本発明の偏光回折素子は、２枚の基板が
いずれもその内面に格子状の凹凸が形成された基板であ
り、その格子の長手方向が２枚の基板で異なっており、
好ましくは直交しているように配置しているので、２種
類の回折を生じさせうる。これにより、簡単な構成で往
路で３ビームを発生させるとともに、復路で光検知器に
回折でき、光ヘッド装置の小型化軽量化に有用である。
いずれもその内面に格子状の凹凸が形成された基板であ
り、その格子の長手方向が２枚の基板で異なっており、
好ましくは直交しているように配置しているので、２種
類の回折を生じさせうる。これにより、簡単な構成で往
路で３ビームを発生させるとともに、復路で光検知器に
回折でき、光ヘッド装置の小型化軽量化に有用である。
【００７７】また、液晶に代表される光学異方性材料を
用いた偏光回折素子を用いているので、光の利用効率が
高く、少ない光量ですみ、低消費電力にもなる。本発明
は、本発明の効果を損しない範囲内で、種々の応用がで
きる。
用いた偏光回折素子を用いているので、光の利用効率が
高く、少ない光量ですみ、低消費電力にもなる。本発明
は、本発明の効果を損しない範囲内で、種々の応用がで
きる。
【図１】本発明の偏光回折素子の断面図。
【図２】図１の偏光回折素子の基板をずらした状態で示
す平面図。
す平面図。
【図３】従来の偏光回折素子の例の断面図。
【図４】従来の光学異方性回折格子と単純回折格子とを
併用した光ヘッド装置の模式図。
併用した光ヘッド装置の模式図。
【図５】本発明の偏光回折素子を用いた光ヘッド装置の
模式図。
模式図。
１：第１の基板 ２：第１の凹凸 ３：第２の基板 ４：第２の凹凸 ５：シール材 ６：液晶
Claims (7)
- 【請求項１】一対の基板間に光学異方性材料が充填され
た偏光回折素子において、２枚の基板がいずれもその内
面に格子状の凹凸が形成された基板であることを特徴と
する偏光回折素子。 - 【請求項２】格子の長手方向が２枚の基板で異なってい
ることを特徴とする請求項１記載の偏光回折素子。 - 【請求項３】一方の基板の凹凸の凸部の屈折率が光学異
方性材料の常光屈折率にほぼ等しくされ、他方の基板の
凹凸の凸部の屈折率が光学異方性材料の異常光屈折率に
ほぼ等しくされていることを特徴とする請求項１又は２
の偏光回折素子。 - 【請求項４】少なくとも一方の基板の凹凸の凸部が基板
の表面に形成された透明材料膜で形成されていることを
特徴とする請求項１、２又は３の偏光回折素子。 - 【請求項５】光学異方性材料が液晶であり、格子の長手
方向が２枚の基板でほぼ直交しており、液晶のツイスト
角が９０°＋１８０°×ｎ（ｎは０以上の整数）とされ
ていることを特徴とする請求項１、２、３又は４の偏光
回折素子。 - 【請求項６】請求項１、２、３、４又は５の偏光回折素
子を光源と光学ディスクとの間に配置したことを特徴と
する光ヘッド装置。 - 【請求項７】偏光回折素子の光源側の格子状の凹凸の長
手方向を光源の光の偏光方向とほぼ一致するようにする
とともに凹凸の凸部の屈折率を光学異方性材料の異常光
屈折率にほぼ等しくするか、又は、光源側の格子状の凹
凸の長手方向を光源の光の偏光方向とほぼ直交するよう
にするとともに凹凸の凸部の屈折率を光学異方性材料の
常光屈折率にほぼ等しくするようにしたことを特徴とす
る請求項６の光ヘッド装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24372496A JP3711652B2 (ja) | 1996-06-18 | 1996-09-13 | 偏光回折素子及びそれを用いた光ヘッド装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-157223 | 1996-06-18 | ||
| JP15722396 | 1996-06-18 | ||
| JP24372496A JP3711652B2 (ja) | 1996-06-18 | 1996-09-13 | 偏光回折素子及びそれを用いた光ヘッド装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1068820A true JPH1068820A (ja) | 1998-03-10 |
| JP3711652B2 JP3711652B2 (ja) | 2005-11-02 |
Family
ID=26484764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24372496A Expired - Fee Related JP3711652B2 (ja) | 1996-06-18 | 1996-09-13 | 偏光回折素子及びそれを用いた光ヘッド装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3711652B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002372611A (ja) * | 2001-06-15 | 2002-12-26 | Asahi Glass Co Ltd | 回折素子および光ヘッド装置 |
| WO2005045484A1 (ja) * | 2003-11-07 | 2005-05-19 | Asahi Glass Company, Limited | 回折素子および光ヘッド装置 |
| WO2006011530A1 (ja) * | 2004-07-29 | 2006-02-02 | Asahi Glass Company, Limited | 偏光性回折型フィルタおよび積層偏光性回折型フィルタ |
| US7619712B2 (en) | 2006-12-29 | 2009-11-17 | Industrial Technology Research Institute | Polarizer-alignment dual function film, fabrication method thereof and LCD containing the same |
| CN112147729A (zh) * | 2019-06-28 | 2020-12-29 | 株式会社三丰 | 光栅部件及其制造方法 |
-
1996
- 1996-09-13 JP JP24372496A patent/JP3711652B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002372611A (ja) * | 2001-06-15 | 2002-12-26 | Asahi Glass Co Ltd | 回折素子および光ヘッド装置 |
| JP4720028B2 (ja) * | 2001-06-15 | 2011-07-13 | 旭硝子株式会社 | 回折素子および光ヘッド装置 |
| WO2005045484A1 (ja) * | 2003-11-07 | 2005-05-19 | Asahi Glass Company, Limited | 回折素子および光ヘッド装置 |
| JP2005141033A (ja) * | 2003-11-07 | 2005-06-02 | Asahi Glass Co Ltd | 回折素子および光ヘッド装置 |
| CN100373181C (zh) * | 2003-11-07 | 2008-03-05 | 旭硝子株式会社 | 衍射元件和光头装置 |
| JP4561080B2 (ja) * | 2003-11-07 | 2010-10-13 | 旭硝子株式会社 | 回折素子および光ヘッド装置 |
| WO2006011530A1 (ja) * | 2004-07-29 | 2006-02-02 | Asahi Glass Company, Limited | 偏光性回折型フィルタおよび積層偏光性回折型フィルタ |
| US7623291B2 (en) | 2004-07-29 | 2009-11-24 | Asahi Glass Company, Limited | Polarized diffractive filter and layered polarized diffractive filter |
| US7619712B2 (en) | 2006-12-29 | 2009-11-17 | Industrial Technology Research Institute | Polarizer-alignment dual function film, fabrication method thereof and LCD containing the same |
| CN112147729A (zh) * | 2019-06-28 | 2020-12-29 | 株式会社三丰 | 光栅部件及其制造方法 |
| CN112147729B (zh) * | 2019-06-28 | 2024-06-25 | 株式会社三丰 | 光栅部件及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3711652B2 (ja) | 2005-11-02 |
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