JP4427877B2

JP4427877B2 - 開口制限素子および光ヘッド装置

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Publication number: JP4427877B2
Application number: JP2000231912A
Authority: JP
Inventors: 真弘村川; 好晴大井; 譲田辺
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2000-07-31
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2020-07-31
Also published as: JP2002040257A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光記録媒体に情報の記録・再生を行う光ヘッド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤやＤＶＤなどの光ディスク（光記録媒体）に情報の記録・再生を行う光ヘッド装置において、光源である半導体レーザからの出射光はレンズにより光記録媒体上に集光され、光記録媒体で反射し戻り光となる。この戻り光はビームスプリッタを用いて光検出器である受光素子へ導かれ、光記録媒体上の情報が電気信号に変換される。
【０００３】
同一の光ヘッド装置で、規格の異なる光記録媒体であるＣＤ光ディスクおよびＤＶＤ光ディスクの情報の記録・再生のため、ＣＤ／ＤＶＤ互換の光ヘッド装置が製品化されている。光記録媒体の記録層として光の反射・吸収に対して波長依存性の高い媒質を用いる、ＣＤ−Ｒなどの再生を前提とした光ヘッド装置においては、ＣＤに用いる半導体レーザは７９０ｎｍ波長帯のものである。このとき、ＤＶＤには６６０ｎｍ波長帯の半導体レーザが用いられている。
【０００４】
ＣＤとＤＶＤでは、規格すなわち記録・再生の使用波長帯、基板（光ディスク）厚、記録密度などが異なるため、ＣＤの記録・再生時とＤＶＤの記録・再生時とでそれぞれ光学系の開口数を０．４５〜０．５および０．６〜０．６５の範囲に変える必要がある。
【０００５】
そのため、開口制限素子として、誘電体多層膜を用いて６６０ｎｍ波長帯の光を透過し、７９０ｎｍ波長帯の光を反射する波長選択性のドーナツ状領域を形成し、中心部にドーナツ状領域との位相差を調整する誘電体多層膜を成膜した開口制限素子が提案、実用化されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の２種の誘電体多層膜は、通常、膜厚が３〜４μｍと厚く、さらに２０層程度の薄膜を１％以下の光学膜厚精度で成膜する必要があり、生産性が低くまた歩留まりを著しく低下させる問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、ともに直線偏光である、波長λ₁の光束Ｌ₁および波長λ₂の光束Ｌ₂（λ₁≠λ₂）のうち、透過しうる光束Ｌ₂の径の大きさを制限する波長選択性の開口制限素子であって、開口制限素子は、位相子層と偏光回折格子層とが重ねられてなり、位相子層は、中央部に等方性媒質領域Ａ₂が形成され、中央部を囲んで周辺部に複屈折性有機物薄膜領域Ａ₁が形成され、かつ複屈折性有機物薄膜領域Ａ₁のリタデーション値が、ｍ₁とｍ₂を自然数として、光束Ｌ₁に対してｍ₁・λ₁、光束Ｌ₂に対して（ｍ₂−１／２）・λ₂であり、偏光回折格子層は、中央部に光束Ｌ₁と光束Ｌ₂をともに回折せず透過させる開口領域Ｂ₁が形成され、中央部を囲んで周辺部に光束Ｌ₂を回折させ光束Ｌ₁を回折せず透過させる開口制限領域Ｂ₂が形成され、等方性媒質領域Ａ₂と開口領域Ｂ₁の大きさが実質的に同じにされていることを特徴とする開口制限素子を提供する。
【０００８】
また、ともに直線偏光である、波長λ₁の光束Ｌ₁および波長λ₂の光束Ｌ₂（λ₁≠λ₂）のうち、透過しうる光束Ｌ₂の径の大きさを制限する波長選択性の開口制限素子であって、開口制限素子は、位相子層と偏光回折格子層とが重ねられてなり、位相子層は、中央部に複屈折性有機物薄膜領域Ａ₁が形成され、中央部を囲んで周辺部に等方性媒質領域Ａ₂が形成され、かつ複屈折性有機物薄膜領域Ａ₁のリタデーション値が、ｍ₁とｍ₂を自然数として、光束Ｌ₁に対してｍ₁・λ₁、光束Ｌ₂に対して（ｍ₂−１／２）・λ₂であり、偏光回折格子層は、中央部に光束Ｌ₁と光束Ｌ₂をともに回折せず透過させる開口領域Ｂ₁が形成され、中央部を囲んで周辺部に光束Ｌ₂を回折させ光束Ｌ₁を回折せず透過させる開口制限領域Ｂ₂が形成され、複屈折性有機物薄膜領域Ａ₁と開口領域Ｂ₁の大きさが実質に同じにされていることを特徴とする開口制限素子を提供する。
【０００９】
また、波長λ₁の光束Ｌ₁および波長λ₂の光束Ｌ₂（λ₁≠λ₂）を出射する光源と、光束Ｌ₁および光束Ｌ₂を光記録媒体に集光する対物レンズと、光源と対物レンズとの間の光路中に偏光ホログラム素子とを備えた光ヘッド装置であって、前記光源と前記偏光ホログラム素子との間に、上記の開口制限素子が配設されている光ヘッド装置を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
「第１の実施態様」
本発明の第１の実施態様の開口制限素子１０１は、波長λ₁の光束Ｌ₁および波長λ₂の光束Ｌ₂（λ₁≠λ₂）が、それぞれの偏波面が平行な直線偏光として入射する場合の開口制限素子であり、図１（ａ）の断面図に示すように、基本的には位相子層１１と偏光回折格子層１２とが重ねられている。
【００１１】
透明基板１４上に、複屈折性有機物薄膜領域Ａ₁と等方性媒質領域Ａ₂とからなる位相子層１１（図１（ｂ））が形成される。また、透明基板１５上に、位相子層１１とほぼ同じ平面形状の偏光回折格子層１２が形成される。すなわち、透明基板１５上に、中央部の開口領域Ｂ₁（図示せず）と開口領域Ｂ₁を囲む周辺部の開口制限領域Ｂ₂（図示せず）からなる、偏光回折格子層１２が形成される。ここで、開口領域Ｂ₁は等方性媒質領域Ａ₂に対応しており、大きさが実質的に等方性媒質領域Ａ₂に同じであり、また開口制限領域Ｂ₂は複屈折性有機物薄膜領域Ａ₁に対応している。開口制限領域Ｂ₂は、複屈折性有機物薄膜と等方性媒質１３からなる。開口領域Ｂ₁と等方性媒質領域Ａ₂とが重なるように、位相子層１１と偏光回折格子層１２とが重ねられる。
【００１２】
また、光束Ｌ₂に対する位相子層１１の開口数ＮＡ₁₁と偏光回折格子層１２の開口数ＮＡ₁₂は、それぞれ等方性媒質領域Ａ₂の大きさと開口領域Ｂ₁の大きさから決まる。開口数ＮＡ₁₁が開口数ＮＡ₁₂に等しいか、またはそれ以上になるように等方性媒質領域Ａ₂および開口領域Ｂ₁の大きさを決める。すなわち、開口制限素子１０１は、図１（ａ）の下方より入射する光束Ｌ₂に対し、開口数がＮＡ₁₁に等しくなるように光束Ｌ₂の径を制限することになる。
【００１３】
透明基板１４、１５としては、ガラスや石英などの光学的に等方性の媒質を用いることができる。位相子層１１の複屈折性有機物薄膜としては、透明基板１４に配向処理を施した後に、液晶モノマの溶液を塗布して配向処理した方向に液晶分子の光軸を揃えた状態で、光重合などで高分子化させた高分子液晶膜を使用できる。または、透明基板１４にポリ（１，３−ブタジイン）などを斜方蒸着させて成膜した薄膜を使用できるが、複屈折性の調整および成膜の容易さを考慮すると高分子液晶膜を用いることが好ましい。
【００１４】
さらに、複屈折性有機物薄膜の厚さｄ₁₁としては、厚さｄ₁₁と複屈折性有機物薄膜の材料の異常光屈折率と常光屈折率の差Δｎ₁₁との積Δｎ₁₁・ｄ₁₁（リタデーション値）がつぎの値となるように決める。すなわち、ｍ₁、ｍ₂を自然数とすると、光束Ｌ₁に対してはｍ₁・λ₁、光束Ｌ₂に対しては（ｍ₂−１／２）・λ₂となるように決める。ｍ₁およびｍ₂は３以下の値を採ることが、波長変動によるリタデーション値への影響が小さく好ましい。
【００１５】
透明基板１４に成膜した複屈折性有機物薄膜の加工には、パターニング精度の良いフォトリソグラフィの技術、および形状加工が容易なエッチングの技術を用いることが生産性を高めるうえで好ましい。
【００１６】
位相子層１１および偏光回折格子層１４に使用する等方性媒質１３は接着剤であることが好ましい。透明基板１４上の位相子層１１と透明基板１５上の偏光回折格子層１４を対向させて、その間に等方性媒質１３を充填し硬化させて開口制限素子１０１を構成できる。また、接着剤の材料としては、アクリル系、エポキシ系、ポリエステル系のＵＶ硬化型または熱硬化型であれば作業性が良く好ましいが、これらに限定されない。
【００１７】
等方性媒質１３の屈折率は、位相子層１１の複屈折性有機物薄膜の常光屈折率、および偏光回折格子層１２の複屈折性有機物薄膜の常光屈折率にほぼ等しいものを選定する。この選定で、位相子層１１および偏光回折格子層１２に常光入射する直線偏光に対して、位相子層１１および偏光回折格子層１２が等方性媒質層であるよう機能する。
【００１８】
また、開口制限素子１０１によって、開口制限を受けない光束Ｌ₁に対し、位相子層１１の複屈折性有機物薄膜のリタデーション値Δｎ₁₁・ｄ₁₁が波長の自然数倍であること、および複屈折性有機物薄膜の常光屈折率と充填接着剤の屈折率が等しいことから、位相子層１１の複屈折性有機物薄膜領域Ａ₁と等方性媒質領域Ａ₂で波面を乱すことがない。
【００１９】
偏光回折格子層１２の開口制限領域Ｂ₂は、位相子層１１と同様に透明基板１５上に成膜された複屈折性有機物薄膜をフォトリソグラフィとエッチングの技術を用いて加工される。また、偏光回折格子層１２の複屈折性有機物薄膜の材料、および位相子層１１の複屈折性有機物薄膜の材料として、同一の材料のものを用いることは生産性向上のため好ましいが、両者の常光屈折率が等しければ同一の材料に限定されない。
【００２０】
偏光回折格子層１２の厚さｄ₁₂としては、厚さｄ₁₂、および、偏光回折格子層１２の複屈折性有機物薄膜の異常光屈折率と等方性媒質１３の屈折率との差Δｎ₁₂との積Δｎ₁₂・ｄ₁₂が、波長λ₁の自然数倍になるように決める（理由は後述する）。また、偏光回折格子層１２の格子パターンは、偏光回折格子層１２によって開口制限を受ける光束Ｌ₂の回折光が、光検出器上に集光しないように決める。
【００２１】
上記のように作製される開口制限素子１０１に対しては、その作製プロセスにおいて、フォトリソグラフィやエッチングに要求される精度が誘電体多層膜の成膜に要求される精度に比べ低いため、歩留まりを低下させることなく生産できる。また、位相子層１１の複屈折性有機物薄膜領域Ａ₁と等方性媒質領域Ａ₂で波面を乱すことがない構成を容易に実現できる。さらに、より生産性を向上させるために基板を大型化することも容易である。
【００２２】
「第２の実施態様」
本実施態様は、位相子層１１の複屈折性有機物薄膜領域Ａ₁と等方性媒質領域Ａ₂との場所が交換している点の除いて、第１の実施態様と同じである。ここでは、光束Ｌ₁および光束Ｌ₂が、それぞれの偏波面を直交した直線偏光として入射する。この場合図２（ａ）、（ｂ）に示すように、位相子層１１の複屈折性有機物薄膜領域Ａ₁と等方性媒質領域Ａ₂とを形成することで対応でき、第１の実施態様と同様にこの素子に図（ａ）の下方より入射する光束Ｌ₂の径を位相子層１１と偏光回折格子層１２により実効的に制限できる。
【００２３】
「第３の実施態様」
本実施態様の図３の光ヘッド装置は、ＤＶＤ系光ディスク６およびＣＤ系光ディスク７の情報の記録・再生を行う光ヘッド装置であって、光源として、ＤＶＤ用の波長λ₁の光束Ｌ₁を出射する半導体レーザ１ＡとＣＤ用の波長λ₂の光束Ｌ₂を出射する半導体レーザ１Ｂとの２種の光源を備えており、本発明の第１の実施態様の開口制限素子１０１と偏光ホログラム素子２０１が搭載されている。
【００２４】
半導体レーザ１Ａを出射した光束Ｌ₁は、ビームスプリッタ２を反射、コリメートレンズ４を透過後、開口制限素子１０１および偏光ホログラム素子２０１を透過して、対物レンズ５によって、ＤＶＤ６上に集光される。また、半導体レーザ１Ａ、１Ｂを出射した光束Ｌ₂は、平面ビームスプリッタ９、ビームスプリッタ２を透過後光束Ｌ₁と同様に進行し、ＣＤ７上に集光される。ＤＶＤ６で反射した光束Ｌ₁は、最終的に光検出器８Ａ上に集光し、一方ＣＤ７で反射した光束Ｌ₂は、平板ビームスプリッタ９で光を分割し光検出器８Ｂ上に集光する。
【００２５】
図４は光ヘッド装置の往路において、光束Ｌ₂が開口制限素子１０１によって実効的に開口数を０．４５〜０．５の範囲に制限されて、偏光ホログラム素子２０１透過後に対物レンズ５により光ディスク７上に集光される様子を示している。図５は光ヘッド装置の往路において、光束Ｌ₁が開口制限素子１０１透過後も、０．６〜０．６５の範囲で開口数を変えずに、偏光ホログラム素子２０１透過後に対物レンズ５により光ディスク６上に集光される様子を示している。
【００２６】
偏光ホログラム素子２０１としては、１）ガラスなどの透明基板上に成膜した複屈折性有機物薄膜に、フォトリソグラフィおよびエッチングの技術を用いてホログラフィック・パターンを形成し格子凹部を等方性媒質で埋めた素子、２）ニオブ酸リチウムなどの複屈折性結晶にプロトン交換を施して、ホログラフィック・パターンを形成した素子、などを用いることができる。さらに、偏光ホログラム素子は、直線偏光を円偏光とする波長板と組み合わせて使われる場合が多く、素子の小型化のため偏光ホログラム素子と波長板とを一体化することは好ましい。
【００２７】
図４において２０１は、透明基板２１上に高分子液晶からなる複屈折性有機物薄膜にホログラフィック・パターンを形成した偏光ホログラム層２２と波長板２４を一体化した偏光ホログラム素子である。図４中の２３は等方性媒質からなる充填接着剤、２５は接着剤、および２６は透明基板である。
【００２８】
波長板２４として、光束Ｌ₁に対し直線偏光を円偏光とするが光束Ｌ₂に対しその偏光状態を変えない波長板を用いる。この波長板により、偏光ホログラム素子２０１は、光束Ｌ₁が常光として入射する光ヘッド装置の往路では透過し、異常光として入射する復路では回折光を発生でき、一方光束Ｌ₂に対しては、往路および復路ともに、等方性媒質として機能する。
【００２９】
また、本実施態様の光ヘッド装置において、光束Ｌ₁は開口制限素子１０１および偏光ホログラム素子２０１に対し、往路で常光として入射するが、復路で異常光として入射する。このため、偏光ホログラム素子２０１による光束Ｌ₁の回折光が開口制限素子１０１によってさらに回折されないように、開口制限素子１０１の偏光回折格子層１２の厚さｄ₁₂を決定する。すなわち厚さｄ₁₂、および偏光回折格子層１２の複屈折性有機物薄膜の異常光屈折率と等方性媒質１３の屈折率の差Δｎ₁₂との積Δｎ₁₂・ｄ₁₂が、波長λ₁の自然数倍になるように開口制限素子１０１を作製する。
【００３０】
したがって、上述のような開口制限素子１０１と偏光ホログラム素子２０１を搭載した本発明の光ヘッド装置では、入射直線偏光の波長の長さに応じて開口を制限することで、対物レンズの開口数を実効的に制限して直線偏光を光ディスク上に集光させる。したがって、ＣＤおよびＤＶＤなどの厚さの異なる光ディスクでも１つの光学系で高い集光能力を発揮でき、良好な光ディスクの情報の記録・再生が実現できる。
【００３１】
本実施態様では、開口制限素子１０１と偏光ホログラム素子２０１が別体素子として説明したが、開口制限素子１０１と偏光ホログラム素子２０１の透明基板を貼り合わせて一体化してもよい。さらに、図６のように、光ヘッド装置に搭載する偏光ホログラム素子として、偏光ホログラム素子を構成する波長板に、光束Ｌ₁と光束Ｌ₂の両方に対して４分の１波長板として機能する広帯域４分の１波長板を採用した偏光ホログラム素子２０２を用いることもできる。この場合、偏光ホログラム素子２０２による、光束Ｌ₁および光束Ｌ₂の回折光を１つの光検出器で検出する系を実現できる。
【００３２】
開口制限素子１０１の位相子層１１の開口数ＮＡ₁₁を、偏光回折格子層１２の開口数ＮＡ₁₂よりも大きくし、光束Ｌ₂に対して、光ヘッド装置の往路における開口数よりも復路における開口数を小さくできる。すなわち、開口数が小さいほど、光ディスクの傾きや厚さむらにより生じる集光能力の劣化が小さくなるので、光束Ｌ₂の光検出器８上での信号再生時に有効である。３はビームスプリッタであり、また図６中の符号で図３と同符号の構成要素は、図３の構成要素と同じものである。
【００３３】
「第４の実施態様」
図７に示す開口制限素子１０３の断面図は、本発明の第４の実施態様の開口制限素子であり、開口制限素子と偏光ホログラム素子を透明基板が３枚構成となるように一体化して、小型化したものである。開口制限素子１０３は、第３の実施態様で述べた偏光ホログラム素子２０１に、第１の実施態様で述べた透明基板１４上に積層した位相子層を接着剤からなる等方性媒質１３で固定することで作製できる。また、図７中の符号で図１および図３と同符号の構成要素は、図１および図３の構成要素と同じものである。
【００３４】
開口制限素子１０３では、波長λ₂の光束Ｌ₂の径を制限するために使用する偏光回折格子層は、偏光ホログラム層２２の周辺領域であるので、径が制限される光束Ｌ₂の偏光ホログラム層２２の周辺領域で発生する回折光が、光ヘッド装置の光検出器に集光しない場合に、開口制限素子１０３を光ヘッド装置に使用できる。
【００３５】
図７に示す開口制限素子１０３は、光ヘッド装置搭載時にこの素子に入射する光束Ｌ₁および光束Ｌ₂のそれぞれの偏波面が平行な直線偏光である場合の構成である。図８に示す開口制限素子は、この素子に入射する光束Ｌ₁および光束Ｌ₂の偏波面が直交する直線偏光である場合の構成を示している。図８中の符号で図７と同符号の構成要素は、図７の構成要素と同じものである。
【００３６】
【実施例】
「例１」
本例は第１の実施態様の開口制限素子１０１（図１）の具体例である。開口制限素子１０１を構成する部材、材料および作製方法を以下に説明する。
透明基板１４、１５として、厚さ０．３ｍｍのガラス基板を用いた。位相子層１１の複屈折性有機物薄膜領域Ａ₁を以下のように形成した。透明基板１４の表面に塗布した配向膜用ポリイミドに、ラビング処理を施して配向膜とした。この配向膜上に複屈折性を示す液晶モノマの溶液を塗布して、配向処理した方向に液晶分子の光軸を揃えた状態で、液晶モノマ溶液にあらかじめ含有させた光重合硬化剤に、光重合用の光源光を照射して液晶モノマを高分子化することにより、高分子液晶層とした。さらに、フォトリソグラフィとエッチングの技術にて、開口数ＮＡ₁₁が０．４５になるように高分子液晶の中心部を除去して、複屈折性有機物薄膜領域Ａ₁を形成した。
【００３７】
位相子層１１の複屈折性有機物薄膜領域Ａ₁の材料である高分子液晶としては、波長６６０ｎｍの光に対する常光屈折率と異常光屈折率との差Δｎ₁₁が０．１５であり、波長７９０ｎｍの光に対する常光屈折率と異常光屈折率との差Δｎ₁₁が０．１４である高分子液晶を用い、位相子層１１の厚さｄ₁₁を８．８μｍ（＝２×０．６６／０．１５≒（２−１／２）×０．７９／０．１４）とした。
【００３８】
偏光回折格子層１２は、位相子層１１の複屈折性有機物薄膜領域Ａ₁と同様のプロセスで形成し、開口領域Ｂ₁の大きさを開口数ＮＡ₁₂が０．４５になるように決めた。ここで、偏光回折格子層１２の材料となる高分子液晶としては、位相子層１１の複屈折性有機物薄膜領域Ａ₁の材料である高分子液晶と同じものを用いた。偏光回折格子層１２に形成する回折格子パターンは光ヘッド装置の光学系と光検出器の配置によって決めた。また、偏光回折格子層１２の厚さｄ₁₂は、波長６６０ｎｍの光に対する、偏光回折格子層１２の複屈折性有機物薄膜の異常光屈折率と等方性媒質１３の屈折率との差Δｎ₁₂と厚さｄ₁₂の積Δｎ₁₂・ｄ₁₂が、波長の２倍になるように８．８μｍとし、光ヘッド装置に搭載したとき、復路にて波長６６０ｎｍの光が回折しないように決めた。
【００３９】
最後に、透明基板１４上に形成した位相子層１１の複屈折性有機物薄膜領域Ａ₁と、透明基板１５上に形成した偏光回折格子層１２が対向するように、接着剤である等方性媒質１３を用いて固定して開口制限素子１０１を作製した。等方性媒質１３としては、ポリエステル系のＵＶ硬化型の接着剤を用い、屈折率が、位相子層１１と偏光回折格子層１２に用いた高分子液晶の常光屈折率とほぼ等しいものを選択した。
【００４０】
「例２」
例１で作製した開口制限素子１０１を図３に示すように光ヘッド装置に搭載した。図３の光ヘッド装置は、第３の実施態様で述べたように、ＤＶＤ系光ディスク６およびＣＤ系光ディスク７の情報の記録・再生を行う光ヘッド装置である。光源として、ＤＶＤ用の波長６６０ｎｍの光を直線偏光として出射する半導体レーザ１ＡとＣＤ用の波長７９０ｎｍの光を直線偏光として出射する半導体レーザ１Ｂとの２種の光源を備えており、例１で作製した開口制限素子１０１と偏光ホログラム素子２０１が搭載されている。
【００４１】
偏光ホログラム素子２０１は、図４に示すように、透明基板２１と２６の間に形成された偏光ホログラム層２２と波長板２５からなり、例１の開口制限素子１０１と同様のプロセスで作製した。厚さ０．３ｍｍのガラス基板を透明基板２１として、例１で用いた高分子液晶を例１と同様に成膜して、フォトリソグラフィとエッチングの技術を用いて偏光ホログラム層２２を形成した。次に、厚さ０．３ｍｍのガラス基板を透明基板２６にアクリル系のＵＶ硬化型接着剤２５を用いて波長板２４を固定した。
【００４２】
波長板２４としては、ポリカーボネートを延伸して複屈折を誘起したものを用いた。波長板２４のリタデーション値は、波長６６０ｎｍの光に対して８２５ｎｍ（＝５／４×６６０ｎｍ）であり、波長７９０ｎｍの光に対して８００ｎｍ（≒１×７９０ｎｍ）となるように調整されている。入射する波長６６０ｎｍの直線偏光の偏光方向に対して波長板の光軸を４５°方向に設定することで、波長板２４は波長６６０ｎｍの直線偏光を円偏光に変換し、波長７９０ｎｍの光に対して等方性媒質として機能する。
最後に、透明基板２１上に形成した偏光ホログラム層と、透明基板２６に固定した波長板２４を、接着剤である等方性媒質２３を用いて固定した。等方性媒質２３として、例１で用いた等方性媒質１３と同じものを用いた。
【００４３】
本例の光ヘッド装置（図３）の往路では、波長７９０ｎｍの光は開口制限素子１０１によって実効的に開口数が０．４５に制限されて、対物レンズ５によりＣＤ系の光ディスク７上に集光した（図４）。一方、波長６６０ｎｍの光は開口制限素子１０１透過後も径を変えずに対物レンズ５により、ＤＶＤ系の光ディスク６上に集光した（図５）。すなわち、厚さの異なる光ディスクに対し、１つの光学系で高い集光能力を示した。
【００４４】
さらに、ＤＶＤ系の光ディスク６を反射した波長６６０ｎｍの光は、偏光ホログラム素子２０１によって回折し、光検出器８Ａに集光した。また、ＣＤ系の光ディスクで反射した波長７９０ｎｍの光は、偏光ホログラム素子２０１では回折せず、平板ビームスプリッタ９によって偏向され、光検出器８Ｂに集光した。その結果、規格の異なるＤＶＤ系の光ディスク、またはＣＤ系の光ディスクの情報の記録・再生が実現できた。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の開口制限素子は、従来の誘電体多層膜を用いた開口制限素子に比べ、生産性の高いプロセスを用いて容易に作製できる。また、本発明の光ヘッド装置は上記の開口制限素子素子を、コリメートレンズと対物レンズとの間に配置したものであり、光ヘッド装置としても生産性を高めることができる。また、本発明の光ヘッド装置においては、光源からの出射光の波長の大きさに応じて、対物レンズの開口数を実効的に制限し、厚さの異なる光ディスクに対して、一つの光学系で高い集光能力を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施態様の開口制限素子の１例を示す図、（ａ）断面図、（ｂ）位相子層の平面図。
【図２】本発明の第２の実施態様の開口制限素子の１例を示す図、（ａ）断面図、（ｂ）位相子層の平面図。
【図３】本発明の第３の実施態様の光ヘッド装置の１例を示す概念図。
【図４】図３光ヘッド装置において、波長λ₂の直線偏光が、径が制限されて、光ディスク上に集光する様子を表す概念図。
【図５】図３の光ヘッド装置において、波長λ₁の直線偏光が径を変えずに、光ディスク上に集光する様子を表す概念図。
【図６】本発明の第３の実施態様の光ヘッド装置の他の例を示す概念図。
【図７】本発明の第４の実施態様の開口制限素子の１例を示す断面図。
【図８】本発明の第４の実施態様の開口制限素子の他の例を示す断面図。
【符号の説明】
１０１、１０２、１０３、１０４：開口制限素子
２０１、２０２：偏光ホログラム素子
１１：位相子層
１２：偏光回折格子層
１３、２３：等方性媒質
１４、１５、２１、２６：透明基板
２２：偏光ホログラム層
２４：波長板
２５：接着剤
１Ａ、１Ｂ：半導体レーザ
２：ビームスプリッタ
４：コリメートレンズ
５：対物レンズ
６、７：光ディスク
８、８Ａ、８Ｂ：光検出器
９：平板ビームスプリッタ

Claims

ともに直線偏光である、波長λ₁の光束Ｌ₁および波長λ₂の光束Ｌ₂（λ₁≠λ₂）のうち、透過しうる光束Ｌ₂の径の大きさを制限する波長選択性の開口制限素子であって、
開口制限素子は、位相子層と偏光回折格子層とが重ねられてなり、
位相子層は、中央部に等方性媒質領域Ａ₂が形成され、中央部を囲んで周辺部に複屈折性有機物薄膜領域Ａ₁が形成され、かつ複屈折性有機物薄膜領域Ａ₁のリタデーション値が、ｍ₁とｍ₂を自然数として、光束Ｌ₁に対してｍ₁・λ₁、光束Ｌ₂に対して（ｍ₂−１／２）・λ₂であり、
偏光回折格子層は、中央部に光束Ｌ₁と光束Ｌ₂をともに回折せず透過させる開口領域Ｂ₁が形成され、中央部を囲んで周辺部に光束Ｌ₂を回折させ光束Ｌ₁を回折せず透過させる開口制限領域Ｂ₂が形成され、
等方性媒質領域Ａ₂と開口領域Ｂ₁の大きさが実質的に同じにされていることを特徴とする開口制限素子。
ともに直線偏光である、波長λ₁の光束Ｌ₁および波長λ₂の光束Ｌ₂（λ₁≠λ₂）のうち、透過しうる光束Ｌ₂の径の大きさを制限する波長選択性の開口制限素子であって、
開口制限素子は、位相子層と偏光回折格子層とが重ねられてなり、
位相子層は、中央部に複屈折性有機物薄膜領域Ａ₁が形成され、中央部を囲んで周辺部に等方性媒質領域Ａ₂が形成され、かつ複屈折性有機物薄膜領域Ａ₁のリタデーション値が、ｍ₁とｍ₂を自然数として、光束Ｌ₁に対してｍ₁・λ₁、光束Ｌ₂に対して（ｍ₂−１／２）・λ₂であり、
偏光回折格子層は、中央部に光束Ｌ₁と光束Ｌ₂をともに回折せず透過させる開口領域Ｂ₁が形成され、中央部を囲んで周辺部に光束Ｌ₂を回折させ光束Ｌ₁を回折せず透過させる開口制限領域Ｂ₂が形成され、
複屈折性有機物薄膜領域Ａ₁と開口領域Ｂ₁の大きさが実質に同じにされていることを特徴とする開口制限素子。
波長λ₁の光束Ｌ₁および波長λ₂の光束Ｌ₂（λ₁≠λ₂）を出射する光源と、光束Ｌ₁および光束Ｌ₂を光記録媒体に集光する対物レンズと、光源と対物レンズとの間の光路中に偏光ホログラム素子とを備えた光ヘッド装置であって、前記光源と前記偏光ホログラム素子との間に、請求項１または２に記載の開口制限素子が配設されている光ヘッド装置。