JPH11174226A

JPH11174226A - 偏光性ホログラムとそれを用いた光ヘッド

Info

Publication number: JPH11174226A
Application number: JP9338853A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Ouchida; 茂大内田; Hideo Maeda; 英男前田; Shunsuke Fujita; 俊介藤田; Hiroyoshi Funato; 広義船戸
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-12-09
Filing date: 1997-12-09
Publication date: 1999-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、作製に時間がかからず、格子ピッチ
を小さくでき、低コストで構成の簡易な偏光性ホログラ
ムを提供すること、及びその偏光性ホログラム用いた小
型で光利用効率の高い光ヘッドを提供することを課題と
する。【解決手段】本発明の偏光性ホログラム１は、基板２上
に複屈折材料層３による凹凸の格子を形成し、その凸部
の上に前記複屈折材料とは異なる材料による層４が形成
され、前記凸部及び前記異なる材料層と、前記凹部との
間に光学的等方性物質５を充填してなる構成とした。ま
た本発明の光ヘッドは、光源と光記録媒体の間に配設さ
れた上記構成の偏光性ホログラムと１／４波長板及び対
物レンズと、光源の近傍に配設された光検出器を備え、
光源からの光が対物レンズにより光記録媒体上に集光さ
れ、その光記録媒体からの反射光を、偏光性ホログラム
により回折させて光検出器に導く構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は偏光性ホログラムと
それを用いた光ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来例１：小型化、量産化が可能で高い
偏光分離度が得られる偏光素子として、複屈折回折格子
型偏光子が提案されている（１９８８年、第３５回春季
応用物理学会講演予稿集（２９ａ−ＺＨ−１０））。こ
の複屈折回折格子型偏光子は図２１に示すように、複屈
折光学結晶であるＬｉＮｂＯ₃ を基板として用い、これ
に周期パターンでプロトン交換を施し、さらにこのプロ
トン交換領域上に誘電体膜を装荷した構造を持つ。プロ
トン交換領域では、異常光線に対しては屈折率が増加
し、常光線に対しては減少する。従って、プロトン交換
領域での常光線の位相差を誘電体膜で相殺することによ
り、常光線は直進させ、異常光線だけを回折させる偏光
子を実現できる。

【０００３】従来例２：ビデオディスク、ディジタル・
オーディオ・ディスク（コンパクト・ディスク）、光デ
ィスク用の光ピックアップ（光ヘッド）や、光アイソレ
ータの検光子として用いられる偏光ビームスプリッタ
で、量産化や低コスト化を可能としたものとして、特開
昭６３−２６６０４号公報には、図２２に示すように、
複屈折媒体に形成した表面凹凸格子の少なくとも凹部を
前記複屈折媒体の常光屈折率または異常光屈折率とほぼ
等しい屈折率の物質で充填したことを特徴とする偏光ビ
ームスプリッタが開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来例１の複屈折回折
格子型偏光子は、小型化、量産化が可能で高い偏光分離
度が得られる偏光素子であるが、作製に時間がかかると
いう問題がある。すなわち、結晶に対して周期的プロト
ン交換を行うので、プロトン交換だけでも数時間かかる
（前記予稿集にはＬｉＮｂＯ₃ 基板を２４９℃の安息香
酸中に５時間程度浸漬して深さ約５μｍの周期的なプロ
トン交換領域を形成している）。さらにプロトン交換
後、誘電体膜をプロトン交換領域上に精度良く装荷させ
ることは工程が多い上に複雑である。また、格子周期
（格子ピッチ）を小さくできないという問題がある。す
なわち、格子周期をプロトン交換で作製するので、周期
を小さくすることができない。そのため回折光の回折角
を大きくできないので、０次光と１次光のスポット間隔
が狭くなり、光ヘッドに応用する場合、半導体レーザ
（ＬＤ）と光検出器（フォトダイオード（ＰＤ）等）の
間隔を十分に確保することができない。従って、発散光
路中に偏光子を配置することができないため、ＬＤやＰ
Ｄと偏光子を一体化することができない。

【０００５】従来例２の偏光ビームスプリッタにおいて
は、充填物質に樹脂を用いることで、蒸着や張り合わせ
によらず、スピンコート等の簡単なプロセスで製造がで
き、量産性とコストを改善できるとしているが、樹脂に
よるオーバーコートは、高屈折材料がなく複屈折材料が
限定される。すなわち、従来例２のように、格子周期を
プロトン交換でなく、エッチング等で凹凸を形成した場
合はピッチを小さく加工することができるので、光ヘッ
ドを一体化でき、小型化を実現することができるが、そ
の反面、複屈折媒体と同じ屈折率の物質で充填しなけれ
ばならないので、カルサイトのような屈折率１．４９程
度のものに限られてしまう。しかし、カルサイトは結晶
自体が高価なので、比較的安価なＬｉＮｂＯ₃ を使おう
とすると、オーバーコート材料の屈折率は２．２程度に
なり、このような高屈折率な樹脂は存在しない。その結
果、樹脂によるオーバーコートは複屈折材料が限定さ
れ、しかも高価な材料を使わなければならず、コストが
かかる。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
って、作製に時間がかからず、格子ピッチを小さくでき
る偏光性ホログラムを提供すること、及び低コストの偏
光性ホログラムを提供することを目的とする。また、上
記特徴を持つ偏光性ホログラムを使用した、小型で光利
用効率の高い光ヘッドを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
作製に時間がかからず、格子ピッチを小さくでき、低コ
ストで構成の簡易な偏光性ホログラムを提供するもので
あり、本発明の偏光性ホログラムは、基板上に複屈折材
料層による凹凸の格子を形成し、前記凸部の上に前記複
屈折材料とは異なる材料による層が形成され、前記凸部
及び前記異なる材料層と、前記凹部との間に光学的等方
性物質を充填してなることを特徴とする。

【０００８】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
偏光性ホログラムにおいて、偏光分離動作として、格子
ベクトル方向に振動する光を直進透過光、これと垂直方
向に振動する光を回折光として分離する時に最大偏光分
離度を出す条件を提示するものであり、前記複屈折材料
層の格子ベクトル方向の偏波に対する屈折率をｎ_p 、こ
れと垂直方向の偏波に対する屈折率をｎ_s とし、格子凸
部の上の複屈折材料とは異なる材料による層の屈折率を
ｎ_l 、光学的等方性物質の屈折率をｎ_m 、複屈折材料層
の凹凸の格子高さをｈ₁ 、格子凸部の上の複屈折材料と
は異なる材料層の厚さをｈ₂ 、光の波長をλ、ｍを正負
の自然数（０を含む）とする時、以下の条件を略満足す
ることを特徴する。 (ｎ_p−ｎ_m)ｈ₁＋(ｎ_l−ｎ_m)ｈ₂＝ｍλ (ｎ_s−ｎ_m)ｈ₁＋(ｎ_l−ｎ_m)ｈ₂＝(ｍ±１／２)λ （ｍ＝０，±１，±２，±３，±４，・・・）

【０００９】請求項３に係る発明は、請求項１に記載の
偏光性ホログラムにおいて、偏光分離動作として、格子
ベクトル方向に振動する光を回折光、これと垂直方向に
振動する光を直進透過光として分離する時に最大分離度
を出す条件を提示するものであり、前記複屈折材料層の
格子ベクトル方向の偏波に対する屈折率をｎ_p 、これと
垂直方向の偏波に対する屈折率をｎ_s とし、格子凸部の
上の複屈折材料とは異なる材料による層の屈折率をｎ
_l 、光学的等方性物質の屈折率をｎ_m 、複屈折材料層の
凹凸の格子高さをｈ₁ 、格子凸部の上の複屈折材料とは
異なる材料層の厚さをｈ₂ 、光の波長をλ、ｍを正負の
自然数（０を含む）とする時、以下の条件を略満足する
ことを特徴とする。 (ｎ_p−ｎ_m)ｈ₁＋(ｎ_l−ｎ_m)ｈ₂＝(ｍ±１／２)λ (ｎ_s−ｎ_m)ｈ₁＋(ｎ_l−ｎ_m)ｈ₂＝ｍλ （ｍ＝０，±１，±２，±３，±４，・・・）

【００１０】請求項４に係る発明は、請求項１，２また
は３に記載の偏光性ホログラムにおいて、複屈折材料と
して、簡便で大面積に作製し、低コスト化を図るもので
あり、前記複屈折材料層が無機物質の斜め蒸着により形
成されたことを特徴とする。

【００１１】請求項５に係る発明は、請求項１，２また
は３に記載の偏光性ホログラムにおいて、複屈折材料と
して、簡便で大面積に作製し、低コスト化を図るもので
あり、前記複屈折材料層が有機物質を配向して形成した
膜により形成されたことを特徴とする。

【００１２】請求項６に係る発明は、請求項１〜５の何
れかに記載の偏光性ホログラムにおいて、短時間で作製
できるようにし、量産性、低コスト化を図るものであ
り、光学的等方性物質が感光性樹脂であることを特徴と
する。

【００１３】請求項７に係る発明は、請求項１〜６の何
れかに記載の偏光性ホログラムにおいて、オーバーコー
ト層を平坦かつ安定に作製できるようにするものであ
り、光学的等方性物質が透明基板を張り合わせる接着層
であることを特徴とする。

【００１４】請求項８に係る発明は、偏光性ホログラム
を用いた小型で光利用効率の高い光ヘッドの構成を提供
するものであり、本発明の光ヘッドは、光源と、該光源
と光記録媒体の間に配置された請求項１〜７の何れかに
記載の偏光性ホログラムと、該偏光性ホログラムと光記
録媒体の間に配置された１／４波長板と、該１／４波長
板と光記録媒体の間に配置された対物レンズと、前記光
源の近傍に配設された光検出器を備え、前記光源からの
光が対物レンズにより光記録媒体上に集光され、その光
記録媒体からの反射光を、前記偏光性ホログラムにより
回折させて光検出器に導くことを特徴とする。

【００１５】請求項９に係る発明は、請求項８に記載の
光ヘッドに用いられる偏光性ホログラムであって、光ヘ
ッドのさらなる小型化を図るものであり、１／４波長板
と一体化されていることを特徴とする。

【００１６】請求項１０に係る発明は、請求項９に記載
の偏光性ホログラムにおいて、薄型、軽量化、低コスト
化を図るものであり、１／４波長板が、蒸着やスパッタ
のような成膜法で作製される異方性膜により形成されて
いることを特徴とする。

【００１７】請求項１１に係る発明は、請求項８記載の
光ヘッドにおいて、光源、光検出器、偏光性ホログラ
ム、１／４波長板を一体化して小型化と安定性を図るも
のであり、少なくとも光源と光検出器が１つのパッケー
ジ内に実装され、このパッケージに請求項１〜７の何れ
かに記載の偏光性ホログラム、もしくは請求項９または
１０に記載の光ヘッド用偏光性ホログラムが接着一体化
されていることを特徴とする。

【００１８】請求項１２に係る発明は、波長の異なる光
源に対応することにより、多くの光メディアに対応する
ことができるようにした光ヘッドを提供するものであ
り、本発明の光ヘッドは、波長の異なる複数の光源と、
該複数の光源と光記録媒体の間に配置された請求項１〜
７の何れかに記載の偏光性ホログラムもしくは請求項９
または１０に記載の光ヘッド用偏光性ホログラムと、該
偏光性ホログラムと光記録媒体の間に配置された対物レ
ンズと、前記複数の光源の近傍に配設された光検出器を
備え、前記波長の異なる複数の光源からの光が対物レン
ズによりそれぞれ光記録媒体上に集光され、その光記録
媒体からの反射光を、前記偏光性ホログラムにより波長
ごとに回折させて光検出器に導くことを特徴とする。

【００１９】請求項１３に係る発明は、請求項１２に記
載の波長の異なる複数の光源を有する光ヘッドにおい
て、波長の異なる光源に対応できる１／４波長板を提供
することにより、どの波長に対しても高い光利用効率が
得られるようにするものであり、複数の波長に対して１
／４波長板としての機能を果たすことができる多波長対
応１／４波長板を有することを特徴とする。

【００２０】請求項１４に係る発明は、請求項１２に記
載の波長の異なる複数の光源を有する光ヘッドにおい
て、波長の異なる光源からの出射光がそれぞれ偏光方向
が異なっていたとしても、どの光源に対しても高い光利
用効率が得られるようにするものであり、複数の光源の
うち、特定の波長の光源に対してのみ１／２波長板とし
ての機能を果たすことのできる１／２波長板を有するこ
とを特徴とする。

【００２１】請求項１５に係る発明は、請求項１３また
は１４に記載の波長の異なる複数の光源を有する光ヘッ
ドにおいて、薄型で、低コストな波長板を提供するもの
であり、無機物質の斜め蒸着された膜もしくは有機物質
を配向して形成した膜により多波長対応１／４波長板も
しくは１／２波長板が形成されていることを特徴とす
る。

【００２２】請求項１６に係る発明は、請求項１２〜１
５の何れかに記載の波長の異なる複数の光源を有する光
ヘッドにおいて、光源、光検出器、偏光性ホログラム、
１／４波長板、１／２波長板を一体化して小型化と安定
性の向上を図るものであり、少なくとも波長の異なる複
数の光源と光検出器が１つのパッケージ内に実装され、
このパッケージに請求項１〜７の何れかに記載の偏光性
ホログラムと、請求項１３〜１５の何れかに記載の１／
４波長板もしくは１／２波長板が接着一体化されている
ことを特徴とする。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
の実施例に基づいて詳細に説明する。

【００２４】（請求項１の実施例）図１は本発明の一実
施例を示す偏光性ホログラムの要部断面図である。図１
において、偏光性ホログラム１は、透明なガラス等から
なる基板２上に、複屈折材料層３による凹凸の格子（ホ
ログラム）と、この複屈折材料とは異なる材料の層４が
同じ周期的格子構造を持つように形成され、その上を光
学的等方性物質からなるオーバーコート層５で覆われた
構成となっている。複屈折材料層３は、図１の紙面方向
に振動する光と、紙面とは垂直方向に振動する光に対し
て、屈折率が異なる異方性を示す膜である。この偏光性
ホログラム１の動作を図２、図３に示す。図２は偏光性
ホログラムの動作の実施例であり、偏光性ホログラム１
を通った光のうち、紙面方向の振動成分の光は０次光と
して透過直進し、紙面と垂直方向の振動成分の光は±１
次光として回折する状態を示している。よって偏光方向
によって光を分離することができる。図３は偏光性ホロ
グラムの別の動作の実施例であり、図２とは反対に紙面
と垂直方向の振動成分の光は０次光として透過直進し、
紙面方向の振動成分の光は±１次光として回折する状態
を示している。

【００２５】（請求項２の実施例）次に偏光性ホログラ
ムの動作をより詳しく説明する。図４に偏光性ホログラ
ムの構造を示す。基板２上に複屈折材料層３による凹凸
の格子が周期ｄで配置され、複屈折材料層３の膜厚をｈ
₁ とする。この複屈折材料層３の凸部の上に複屈折材料
層３とは異なる材料による層４が、同じ周期ｄで、膜厚
ｈ₂ で形成されている。ここで、複屈折材料層３の紙面
方向（格子ベクトル方向）の偏波に対する屈折率をｎ
_p 、紙面と垂直方向（格子ベクトル垂直方向）の偏波に
対する屈折率をｎ_s とし、格子凸部の上の複屈折材料と
は異なる材料による層４の屈折率をｎ_ｌ、光学的等方性
物質からなるオーバーコート層５の屈折率をｎ_ｍとす
ると、光路Ａ，Ｂの光路差Δは、紙面方向（格子ベクト
ル方向）の光路差Δｐが、 Δｐ＝(ｎ_p−ｎ_m)ｈ₁＋(ｎ_l−ｎ_m)ｈ₂ ・・・(１) 紙面垂直方向（格子ベクトル垂直方向）の光路差Δｓ
が、 Δｓ＝(ｎ_s−ｎ_m)ｈ₁＋(ｎ_l−ｎ_m)ｈ₂ ・・・(２) となる。

【００２６】前述の図２のように、紙面方向（格子ベク
トル方向）の振動成分の光は０次光として透過直進し、
紙面と垂直方向（格子ベクトル垂直方向）の振動成分の
光は±１次光として回折するためには、入射光の使用波
長をλとすると、 (ｎ_p−ｎ_m)ｈ₁＋(ｎ_l−ｎ_m)ｈ₂＝ｍλ ・・・(３) (ｎ_s−ｎ_m)ｈ₁＋(ｎ_l−ｎ_m)ｈ₂＝(ｍ±１／２)λ ・・・(４) （ｍ＝０，±１，±２，±３，±４，・・・）である。

【００２７】上記（３）式は、格子ベクトル方向の振動
成分の光が、光路差の整数倍になるので、格子を通過後
も０次光として直進する条件であり、（４）式は、光路
差が半波長の奇数倍になって打ち消し合い、０次光は無
くなり全て回折光となる条件である。よって、０次光と
±１次光で偏光分離するときに分離性を高めるために
は、（３）、（４）式を満たしていることが必要であ
る。ただし、実用的には完全に一致させることは材料的
にも製造的にも困難なので、略一致するように設定する
ことになる。

【００２８】ここで複屈折材料層３とは異なる材料の層
４が、同じ周期ｄで、膜厚ｈ₂ で形成されているメリッ
トについて説明する。図４において、複屈折材料層３と
は異なる材料の層４が無い場合は（３）、（４）式は、 (ｎ_p−ｎ_m)ｈ₁＝ｍλ ・・・(５) (ｎ_s−ｎ_m)ｈ₁＝(ｍ±１／２)λ ・・・(６) （ｍ＝０，±１，±２，±３，±４，・・・）で表されるので、同じ材料を使い、ｍを同じ次数とすれ
ば、異なる材料の層４がないとｈ₁ が大きくなることに
なる。ｈ₁ が大きくなると言うことは、複屈折材料層３
の膜厚が大きくなることなので、例えば複屈折材料層３
にＬｉＮｂＯ₃ 結晶を用い、エッチング等により格子状
に削る場合は、より深く削る必要があり、エッチングす
る時間を長く必要とするということになる。また、後で
述べるが、複屈折材料層３をＴａ₂Ｏ₅の斜め蒸着により
形成する場合も、厚く成膜しなければならないので、作
製に時間がかかることになる。異なる材料の層４を成膜
する場合には工程は増えるが、異方性膜を作製するのに
比べれば、はるかに容易で、多様の材料を選択でき、設
計の自由度は大きくなる。また、複屈折材料層３を覆う
ように付けられるので、複屈折材料層３を保護する役目
もでき、理想的な矩形格子形状にエッチング加工するこ
とが容易になる。

【００２９】（請求項３の実施例）図４に示す構造の偏
光性ホログラムにおいて、ここでは、前述の図３のよう
に機能する場合の最適条件を示す。図３のように、紙面
方向（格子ベクトル方向）の振動成分の光は±１次光と
して回折し、紙面と垂直方向（格子ベクトル垂直方向）
の振動成分の光は０次光として透過直進するためには、
入射光の使用波長をλとすると、 (ｎ_p−ｎ_m)ｈ₁＋(ｎ_l−ｎ_m)ｈ₂＝(ｍ±１／２)λ ・・・(７) (ｎ_s−ｎ_m)ｈ₁＋(ｎ_l−ｎ_m)ｈ₂＝ｍλ ・・・(８) （ｍ＝０，±１，±２，±３，±４，・・・）となる。この場合も実用的には数字を完全に一致させる
ことは材料的にも製造的にも困難なので、略一致するよ
うに諸条件を設定することになる。

【００３０】（請求項４の実施例）次に複屈折材料層３
について説明する。現在は複屈折材料としてＬｉＮｂＯ
₃やＣａＣＯ₃ の様な結晶材料がよく用いられているが
コストが高く、より低コスト化が望まれている。そこ
で、低コストな複屈折膜として、誘電体材料を真空蒸着
で成膜する際に、蒸発源に対して基板を傾けて配置させ
る、いわゆる斜め蒸着膜と言うものがある（参考資料：
表面技術、vol.46，No.7，1995，P32「位相差膜」多賀
康訓）。図５に示すように、蒸発源としてＴａ₂Ｏ₅、Ｓ
ｉＯ₂ などの無機物質の誘電体材料を用い、基板を斜め
にして蒸着すると、複屈折Δｎ（＝ｎ_p−ｎ_s）が０．０
８程度の膜を作ることができる。これは、ＬｉＮｂＯ₃
結晶が有する複屈折Δｎと同等で、かつ真空蒸着法とい
う簡便な方法で大面積に作れるので低コスト化を図るこ
とができる。

【００３１】（請求項５の実施例）複屈折を容易に得る
別の方法としては、有機物質の高配向膜を用いる方法が
ある。一例として、ガラスなどの透明基板上にＳｉＯな
どを斜め蒸着するか、あるいはポリエチレンテレフタレ
ート（ＰＥＴ）などの有機膜を布で擦ってラビング処理
した配向膜上に、ポリジアセチレンモノマーを真空蒸着
して配向させ、この後、紫外線を照射してポリマー化し
て異方性膜を作る方法である（参考資料：J.Appl.Phy
s.，vol.72，No.3，P938（1992)）。この方法により、
有機材料の真空蒸着で複屈折膜を安価に生産することが
できる。

【００３２】（請求項６の実施例）次に上述した構成の
偏光性ホログラムの作製方法を示す。図６は偏光性ホロ
グラムの作製工程の一例を示す工程説明図である。ま
ず、図６（ａ）のように、ガラスやＳｉからなる基板２
上に上述した方法により複屈折材料層３を形成した後、
図６（ｂ）のように、複屈折材料層３の上に複屈折材料
とは異なる材料（等方性物質）の層４をスパッタや蒸着
により成膜する。そして図６（ｃ）のように、複屈折材
料とは異なる材料の層４の上にレジスト６をコーティン
グし、周期パターンを露光する。この時の露光はマスク
による密着露光でもよいし、投影露光でもよく、その
他、電子線露光やレーザー干渉露光でもよい。この周期
パターンの露光後レジスト６を現像して、図６（ｄ）の
ように、レジスト６による周期パターンを形成する。次
に図６（ｅ）のように、レジスト６をマスクとしてエッ
チングし、複屈折材料層３とその上の複屈折材料とは異
なる材料層４に凹凸の格子構造（ホログラム）を形成す
る。この時のエッチング方法は、ドライエッチングでも
ウェットエッチングでもどちらでもよい。次に図６
（ｆ）のようにレジスト６を溶剤で除去した後、図６
（ｇ）のように、この上に光学的等方性物質からなる等
法性オーバーコート層５を形成する。等法性オーバーコ
ート層５の形成方法としては、感光性樹脂等の樹脂によ
るスピンコート、ロールコート、ディッピングコートな
どの方法や、誘電体（ＳｉＯ₂，ＳｉＯＮ，Ｔａ₂Ｏ
₅等）の蒸着やスパッタ、ＣＶＤなどによる成膜で形成
できる。この中で、感光性樹脂等の樹脂によるスピンコ
ートが、平坦性にも量産性にも富み、低コストに光学的
等方性物質を格子の凹部に充填することができる。特
に、前述の（３），（４）式においてｍを適当に選んだ
場合でも、樹脂であれば屈折率１．４から１．７の範囲
で幅広く存在するので、最適値に合わせた設計がしやす
く、設計の自由度も大きくなる。

【００３３】（請求項７の実施例）偏光性ホログラムの
別の実施例としては、図６（ａ）〜（ｆ）と同様の工程
で格子構造（ホログラム）を作製した後、上記の等方性
オーバーコートに代えて、図７に示すような透明接着層
７で透明基板８を張り合わせる構造がある。この場合
は、接着層７がオーバーコート層を兼ねる。接着剤とし
ては、紫外線硬化型、熱硬化型等が使える。この構造の
メリットは、１．オーバーコート層が容易に平坦化できる、２．格子が透明基板で覆われるので、耐環境性や機械的
圧力に対して強く、安定性が高い、３．透明基板の面、もしくは透明基板自体に別機能を持
たせることで複合機能素子が実現できる、と言ったことが上げられる。

【００３４】（請求項８の実施例）次に本発明の偏光性
ホログラムを光ディスクドライブ装置の光ヘッドに用い
た実施例を図８に示す。この光ヘッドは、光源である半
導体レーザ１１と、半導体レーザ１１と光記録媒体（光
ディスク）１７の間に配置された偏光性ホログラム１
３、コリメートレンズ１４、１／４波長板１５、対物レ
ンズ６と、半導体レーザ１１の近傍に配設された光検出
器１２−ａ，１２−ｂとを備えた構成となっており、偏
光性ホログラム１３には、請求項１〜７の実施例で示し
た何れかの偏光性ホログラムが用いられる。偏光性ホロ
グラム１３は半導体レーザ１１からの発散光路中に配置
されており、偏光性ホログラム１３の格子ベクトルは、
図８の紙面方向と一致している。従って半導体レーザ１
１からの出射光は、０次光として偏光性ホログラム１３
を透過し、コリメートレンズ１４により平行光となり、
１／４波長板１５によって直線偏光から円偏光に変換さ
れた後に、対物レンズ１６により光記録媒体１７上に集
光される。そして光記録媒体７で反射された光は、対物
レンズ１６を戻って平行光となり、１／４波長板１５に
よって円偏光から出射光の偏光とは９０°回転した直線
偏光に変換され、コリメートレンズ１４を通って偏光性
ホログラム１３に入射する。ここで偏光性ホログラム１
３を通る光は、振動面が出射時とは直交する方向になっ
ているため、ほとんどが±１次光として回折される。こ
の回折された光は、±１次光の回折方向に対応する位置
に配設された光検出器１２−ａ，１２−ｂでそれぞれ受
光され、信号検出が行われる。

【００３５】信号検出は、光記録媒体７上の情報信号の
検出（再生）の他に、フォーカス信号やトラック信号を
検出する。フォーカス信号は、ナイフエッジ法、非点収
差法、ビームサイズ法、フーコー法などといった方式で
検出されるが、そのためには偏光性ホログラム１３の周
期構造（格子ピッチ、格子深さ、格子方向、格子分割パ
ターン等）をそれぞれの検出法に合うように形成させれ
ばよい。トラック信号も、プッシュプル法や３ビーム
法、ＤＰＰ法などの検出方式があるが、偏光性ホログラ
ム１３の周期構造を調整したり、３ビーム化する回折格
子を追加するなどして検出することができる。

【００３６】このように本発明の偏光性ホログラムを用
いた光ヘッドでは、高い光利用効率が得られるため、高
感度な信号検出ができるようになり、高速回転の光ディ
スクの信号も安定して読み取ることが可能になる。ま
た、図９は本発明に係る光ヘッドの別の実施例を示す
が、図９に示すように偏光性ホログラム１３をコリメー
トレンズ１４と１／４波長板１５の間の平行光路中に配
置する構成とすることにより、動作的には図８と全く同
じ効果が得られる上に、発散光路中に置いた場合に生じ
る複屈折材料による位相差が生じないので、偏光分離性
能が一層良くなり、より光利用効率を高くすることがで
きる。

【００３７】（請求項９の実施例）偏光性ホログラムを
光ヘッドに使って高い光利用効率を得るためには、１／
４波長板と組み合わせることが必須である。そこで偏光
性ホログラムに１／４波長板を接着して一体化すること
により部品点数を減らし、光ヘッドの小型化に寄与する
ことができる。１／４波長板１５が一体化された偏光性
ホログラム１３の構成例を図１０、図１１に示す。図１
０に示す偏光性ホログラム１３は、基板１３−１上に、
複屈折材料層１３−２による凹凸の格子と、この複屈折
材料とは異なる材料の層１３−３が同じ周期的格子構造
（ホログラム）を持つように形成され、さらにその上に
透明基板１３−５が等方性接着剤１３−４を介して接着
されている。そして、この透明基板１３−５の等方性接
着剤とは反対側の面に、水晶や複屈折結晶で作製された
１／４波長板１５が接着され一体化されている。また、
図１１に示す偏光性ホログラムでは、図１０で示した透
明基板１３−５を無くして直接水晶や複屈折結晶で作製
された１／４波長板１５が等方性接着剤１３−４で接着
され一体化されている。

【００３８】（請求項１０の実施例）偏光性ホログラム
と１／４波長板を組み合わせて一体化する別の実施例を
図１２に示す。図１２に示す偏光性ホログラム１３は、
基板１３−１上に、複屈折材料層１３−２による凹凸の
格子と、この複屈折材料とは異なる材料の層１３−３が
同じ周期的格子構造（ホログラム）を持つように形成さ
れ、さらにその上を等方性接着剤層１３−４で覆われ、
この層を介して透明基板１３−５が接着されている。そ
して、この透明基板１３−５の等方性接着剤とは反対側
の面には、複屈折膜を用いた１／４波長膜１３−６が装
荷成膜されている。この１／４波長膜１３−６には、請
求項４，５の実施例で説明した無機誘電体の斜め蒸着膜
や有機物を配向膜上に真空蒸着して配向させた異方性膜
が用いられる。

【００３９】ここで、１／４波長膜１３−６の複屈折を
Δｎとし、膜厚をｄとすると、 Δｎ・ｄ＝（ｍ＋１／４）λ ・・・(９) （ｍ＝０，１，２，３，・・・）が成り立つように、膜厚ｄを設定するが、蒸着による膜
厚の制御は、水晶や複屈折結晶を研磨して精度をだす方
法に比べてはるかに容易である。また、蒸着膜は、材料
価格が安く、薄く作れるので（数μｍ程度、水晶で１／
４波長板を作ると約１ｍｍ）、小型、薄型、低コストに
１／４波長板を作製することができる。

【００４０】（請求項１１の実施例）次に本発明の偏光
性ホログラムを光ディスクドライブ装置の光ヘッドに用
いた別の実施例を図１３に示す。この光ヘッドは、光源
である半導体レーザ１１と、半導体レーザ１１と光記録
媒体（光ディスク）１７の間に配置された偏光性ホログ
ラム１３、コリメートレンズ１４、１／４波長板１５、
対物レンズ６と、半導体レーザ１１の近傍に配設された
光検出器１２−ａ，１２−ｂとを備えた構成となってお
り、光学系の構成は図８の光ヘッドと同じであるが、半
導体レーザ１１及び光検出器１２−ａ，１２−ｂをパッ
ケージ１８の中に封入し、安定性と耐環境性を向上させ
ている。さらにパッケージ１８の上面に偏光性ホログラ
ム１３を接着して一体化している。また、偏光性ホログ
ラム１３には、請求項１〜７の実施例で示した何れかの
偏光性ホログラムが用いられるが、請求項９，１０の実
施例（図１０〜１２）で示したように、１／４波長板１
５を偏光性ホログラム１３に一体化した構成とすること
もできる。

【００４１】図１４は偏光性ホログラムを用いた光ヘッ
ドのさらに別の実施例であり、この例では、図１３のコ
リメートレンズ１４を省略して対物レンズ１６が有限系
の集光を行う場合を示しており、他の構成は同じであ
る。図１３，１４のように半導体レーザ１１、光検出器
１２−ａ，１２−ｂ、偏光性ホログラム１３を一体化さ
せると、１．光学系の部品点数が減り小型化できる、２．組み立てる時の調整箇所が減る、３．一体化しているため、使用環境の温湿度変化に対し
て安定である、といったメリットがある。

【００４２】また、図１５は偏光性ホログラムを用いた
光ヘッドのさらに別の実施例であり、図９のように偏光
性ホログラム１３をコリメートレンズ１４と１／４波長
板１５の間の平行光路中に配置する構成の光ヘッドにつ
いて、半導体レーザ１１及び光検出器１２−ａ，１２−
ｂを１パッケージ化した構成を示している。この構成の
場合、偏光性ホログラム１３はパッケージ１８から離れ
ているが、半導体レーザ１１及び光検出器１２−ａ，１
２−ｂはパッケージ１８内に一体化しているので、上記
の１〜３のようなメリットをほぼ同等に持っている。

【００４３】（請求項１２の実施例）偏光性ホログラム
を用いた光ヘッドのさらに別の実施例を図１６に示す。
これは波長の異なる光源１１，１１’を２つ備えた光ヘ
ッドの構成例である。現在、光ディスクではＣＤ系とＤ
ＶＤ系の２つの規格があり、ＣＤ系は７８０ｎｍクラス
の波長の光で記録再生を行い、ＤＶＤ系は６５０ｎｍク
ラスの波長の光で記録再生を行う規格になっている。そ
のため１つのドライブ装置で両方の光ディスクを読み出
すためには、２つの波長の光源を備えた光ヘッドが必要
となる。もちろん７８０ｎｍクラスの波長の光源を備え
た光ヘッドと６５０ｎｍクラスの波長の光源を備えた光
ヘッドの２つを備えれば、機能は果たせるが、コストが
高くなる上、ドライブ装置が大型化し、消費電力も大き
くなってしまう。そこで図１６に示すように、１つの光
ヘッドに２つの光源を備えることにより、ＣＤ，ＤＶＤ
どちらの規格の光ディスクにも対応でき、かつ、小型、
低コスト、低消費電力の光ヘッドを実現することができ
る。

【００４４】図１６に示す光ヘッドは、光源である２つ
の半導体レーザ１１，１１’と、半導体レーザ１１，１
１’と光ディスク１７（または１７’）の間に配置され
た偏光性ホログラム１３、コリメートレンズ１４、１／
４波長板１５、対物レンズ６と、半導体レーザ１１，１
１’の近傍に配設された複数の光検出器１２−ａ，１２
−ａ’，１２−ｂ，１２−ｂ’とを備えた構成となって
いる。尚、半導体レーザ１１は例えばλ１＝６５０ｎｍ
の発振波長、半導体レーザ１’は例えばλ２＝７８０ｎ
ｍの発振波長とする。また、光ディスク１７はＤＶＤデ
ィスク、光ディスク１７’はＣＤディスクとする。ま
た、偏光性ホログラム１３には、請求項１〜７の実施例
で示した何れかの偏光性ホログラムが用いられるが、請
求項９，１０の実施例（図１０〜１２）で示したよう
に、１／４波長板１５を偏光性ホログラム１３に一体化
した構成とすることもできる。

【００４５】図１６において、半導体レーザ１１から出
射された光は、偏光性ホログラム１３を透過してコリメ
ートレンズ１４により平行光となり、１／４波長板１５
により円偏光となって対物レンズ１６によりＤＶＤディ
スク１７上に集光される。ここで情報の記録や再生等を
行い、反射光となって元の光路を戻り、偏光性ホログラ
ム１３で回折されて、光検出器１２−ａ，１２−ｂへと
導かれる。一方、半導体レーザ１’から出射された光
は、偏光性ホログラム１３を透過してコリメートレンズ
１４により平行光となり、１／４波長板１５は透過して
対物レンズ１６によりＣＤディスク１７’上に集光され
る。ここで情報の記録や再生等を行い、反射光となって
元の光路を戻り、偏光性ホログラム１３で回折されて、
光検出器１２−ａ’，１２−ｂ’へと導かれる。波長の
長い７８０ｎｍの光は、６５０ｎｍの光に比べて回折角
が大きくなるため、６５０ｎｍの光とは異なる位置に集
光するので、異なる光検出器に導かれることになる。

【００４６】偏光性ホログラム１３は、短波長λ１＝６
５０ｎｍに対して前述の式（３），（４）もしくは式
（５），（６）を満足するようにしておくと、１／４波
長板と組み合わせて、λ１の光に対して光利用効率を最
大にすることができる。その反面、長波長λ２＝７８０
ｎｍの光に対しては光利用効率が低下してしまうが、λ
１の光でＤＶＤディスク１７の記録再生を行い、λ２の
光でＣＤディスク１７’の再生のみを行うようなシステ
ムの場合は、λ２の光は利用効率が悪くても問題はな
い。

【００４７】逆に、長波長λ２＝７８０ｎｍの光に対し
て式（３），（４）もしくは式（５），（６）を満足す
るようにしておき、１／４波長板もλ２の光に対して作
用するようにしておくと、λ２の光に対して光利用効率
を最大にすることができる。すると、短波長λ１＝６５
０ｎｍの光に対しては光利用効率が低下してしまうが、
λ２の光でＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷの記録・再生を行い、
λ１の光でＤＶＤの再生のみを行うようなシステムに適
用させることができる。

【００４８】このように異なる波長の光源と偏光性ホロ
グラムを組み合わせることにより、多くの光メディアに
対応することができるようになる。尚、今回はＤＶＤと
ＣＤを例に説明したが、今後、より短波長な青色光源を
規格とするメディアが出てきた場合でも同様に対応する
ことができる。

【００４９】（請求項１３の実施例）図１６の光ヘッド
において、１／４波長板１５を短波長λ１＝６５０ｎｍ
の光に対しても、長波長λ２＝７８０ｎｍの光に対して
も１／４波長板となるように設計する。これは、どちら
の光源に対しても下記の式（９）を満たした場合に成り
立つが、Δｎが波長によって変化するような材料を用い
ることにより実現することができる。 Δｎ・ｄ＝（ｍ＋１／４）λ ・・・(９) （ｍ＝０，１，２，３，・・・）これが実現すると、λ１、λ２のどちらの光に対しても
アイソレータ構成にすることができ、ＤＶＤメディアと
ＣＤメディアの両方に対して記録・再生することができ
る光ヘッドを実現することが可能となる。

【００５０】（請求項１４の実施例）上記の実施例では
高い光利用効率を得るために、アイソレータ構成が用い
られているが、これは光の偏光を利用したものである。
しかしながら、偏光方向は全ての半導体レーザで同じ方
向と言う訳ではなく、例えば図１７に示すように、７８
０ｎｍの半導体レーザでは出射光の楕円パターンの短軸
方向（活性層方向）に偏光している。一方、６３５ｎｍ
の半導体レーザでは出射光の楕円パターンの長軸方向
（活性層に垂直方向）に偏光している。従って、このよ
うな偏光が異なる光源に対して１つのホログラムで対応
するためには、どちらか一方の光の偏光方向を回転さ
せ、他方の光の偏光方向と合わせてやる必要がある。そ
のためには、例えば偏光方向を９０度回転させる場合に
は、どちらか一方の光に対してのみ１／２波長板として
機能を果たす素子を入れることが必要となる。

【００５１】図１８はその構成を示す図であって、どち
らか一方の光に対してのみ１／２波長板として機能を果
たす素子を付加した光ヘッドを示している。この光ヘッ
ドは図１６とほとんど同じ構成だが、２つの波長の異な
る半導体レーザ１１，１１’と偏光性ホログラム１３の
間に、一方の光に対して１／２波長板、もう一方の光に
対して２／２波長板として機能する素子１９が存在す
る。例えば、半導体レーザ１１をλ１＝６３５ｎｍの光
源とすると、この光に対して素子１９は１／２波長板と
して機能するため、λ１＝６３５ｎｍの光は偏光方向が
９０度回転させられる。一方、半導体レーザ１１’をλ
２＝７８０ｎｍの光源とすると、この光に対しては素子
１９は２／２波長板として働くので偏光方向は変わらな
い。この結果、素子１９を透過した後、λ１とλ２の光
の偏光方向は一致することになる。その後は図１６で示
した場合と同じ構成原理となり、異なる波長の光源に対
して信号検出ができることになる。

【００５２】（請求項１５の実施例）請求項１３の実施
例で述べた多波長対応の１／４波長板は、請求項１０の
実施例に示したものと同様に複屈折膜を装荷成膜するこ
とにより実現することができるが、同様に、請求項１４
の実施例で述べた一方の波長に対して１／２波長板とし
て機能する素子１９も、請求項１０の実施例に示したも
のと同様に複屈折膜を装荷成膜することにより実現する
ことができる。すなわち無機誘電体の斜め蒸着膜や、有
機物を配向膜上に真空蒸着して配向させた膜を用いる。
ここで、膜の複屈折をΔｎとし、膜厚をｄとすると、 Δｎ・ｄ＝（ｍ＋１／２）λ ・・・(１０) （ｍ＝０，１，２，３，・・・）が成り立つように、膜厚ｄを設定する。蒸着による膜厚
の制御は、水晶や複屈折結晶を研磨して精度をだす方法
に比べてはるかに容易である。また、図１９（ａ）のよ
うに偏光性ホログラム１３に１／２波長板１９を接着す
る構成に比べて、図１９（ｂ）のように偏光性ホログラ
ム１３に１／２波長膜１９’を蒸着する構成では、蒸着
膜は、材料価格が安く、薄く作れるので（数μｍ程度、
水晶で１／２波長板を作ると約１ｍｍ）、小型、薄型、
低コストに１／２波長板を作製することができる。

【００５３】（請求項１６の実施例）図２０に偏光性ホ
ログラムを用いた光ヘッドのさらに別の実施例を示す。
本実施例の光ヘッドは、図２０に示すように波長の異な
る複数の光源１１，１１’と光検出器１２−ａ，１２−
ａ’，１２−ｂ，１２−ｂ’が１つのパッケージ１８内
に実装され、偏光性ホログラム１３と１／４波長板１５
と１／２波長膜１９’とが一体化されてパッケージ１８
の上部に接着されている。このように、複数の半導体レ
ーザ、複数の光検出器、偏光性ホログラム及び１／４波
長板、１／２波長板を一体化させると、１．光学系の部
品点数が減り小型化できる、２．組み立てる時の調整箇
所が減る、３．一体化しているため使用環境の温湿度変
化に対して安定である、といったメリットがある。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明では、偏光性ホログラムは、基板上に複屈折材料層に
よる凹凸の格子を形成し、前記凸部の上に前記複屈折材
料とは異なる材料による層が形成され、前記凸部及び前
記異なる材料層と、前記凹部との間に光学的等方性物質
を充填してなる構成としたので、作製に時間がかから
ず、格子ピッチを小さくでき、低コストで構成の簡易な
偏光性ホログラムを提供することができる。

【００５５】請求項２に係る発明では、請求項１の偏光
性ホログラムにおいて、偏光分離動作として、格子ベク
トル方向に振動する光を直進透過光、これと垂直方向に
振動する光を回折光として分離する時に最大偏光分離度
を出す条件を提示したので、最大の偏光分離性能を実現
できる。

【００５６】請求項３に係る発明では、請求項１の偏光
性ホログラムにおいて、偏光分離動作として、格子ベク
トル方向に振動する光を回折光、これと垂直方向に振動
する光を直進透過光として分離する時に最大分離度を出
す条件を提示したので、請求項２とは別の条件で最大の
偏光分離性能を実現できる。

【００５７】請求項４に係る発明では、請求項１，２ま
たは３の偏光性ホログラムにおいて、前記複屈折材料層
が無機物質の斜め蒸着により形成されたことにより、真
空蒸着法により簡単かつ大面積に、低コストで複屈折膜
を作製できる。

【００５８】請求項５に係る発明では、請求項１，２ま
たは３の偏光性ホログラムにおいて、前記複屈折材料層
が有機物質を配向して形成した膜により形成されたこと
により、請求項４とは別の方法により簡単かつ大面積
に、低コストで複屈折膜を作製できる。

【００５９】請求項６に係る発明では、請求項１〜５の
何れかの偏光性ホログラムにおいて、光学的等方性物質
が感光性樹脂であることにより、短時間で作製でき、量
産性、低コスト化を実現することができる、

【００６０】請求項７に係る発明では、請求項１〜６の
何れかの偏光性ホログラムにおいて、光学的等方性物質
が透明基板を張り合わせる接着層であることにより、接
着剤でオーバーコートでき、平坦化が容易になり、かつ
安定に作製できる。

【００６１】請求項８に係る発明では、光ヘッドは、光
源と、該光源と光記録媒体の間に配置された請求項１〜
７の何れかに記載の偏光性ホログラムと、該偏光性ホロ
グラムと光記録媒体の間に配置された１／４波長板と、
該１／４波長板と光記録媒体の間に配置された対物レン
ズと、前記光源の近傍に配設された光検出器を備え、前
記光源からの光が対物レンズにより光記録媒体上に集光
され、その光記録媒体からの反射光を、前記偏光性ホロ
グラムにより回折させて光検出器に導く構成としたの
で、偏光性ホログラムを用いて、小型で光利用効率の高
い光ヘッドが実現できる。

【００６２】請求項９に係る発明では、請求項８の光ヘ
ッドに用いられる偏光性ホログラムが、１／４波長板と
一体化されている構成としたので、光ヘッドのさらなる
小型化と調整の簡素化が図れる。

【００６３】請求項１０に係る発明では、請求項９の偏
光性ホログラムにおいて、１／４波長板が、蒸着やスパ
ッタのような成膜法で作製される異方性膜により形成さ
れている構成としたので、薄型、小型軽量化、低コスト
化を実現することができる

【００６４】請求項１１に係る発明では、請求項８の光
ヘッドにおいて、少なくとも光源と光検出器が１つのパ
ッケージ内に実装され、このパッケージに請求項１〜７
の何れかに記載の偏光性ホログラム、もしくは請求項９
または１０に記載の光ヘッド用偏光性ホログラムが接着
一体化されている構成としたので、小型化と安定性の向
上を実現することができる。

【００６５】請求項１２に係る発明では、光ヘッドは、
波長の異なる複数の光源と、該複数の光源と光記録媒体
の間に配置された請求項１〜７の何れかに記載の偏光性
ホログラムもしくは請求項９または１０に記載の光ヘッ
ド用偏光性ホログラムと、該偏光性ホログラムと光記録
媒体の間に配置された対物レンズと、前記複数の光源の
近傍に配設された光検出器を備え、前記波長の異なる複
数の光源からの光が対物レンズによりそれぞれ光記録媒
体上に集光され、その光記録媒体からの反射光を、前記
偏光性ホログラムにより波長ごとに回折させて光検出器
に導く構成としたので、波長の異なる光源により、多く
の光メディアに対応することができ、互換性を確保する
ことができる。

【００６６】請求項１３に係る発明では、請求項１２の
波長の異なる複数の光源を有する光ヘッドにおいて、複
数の波長に対して１／４波長板としての機能を果たすこ
とができる多波長対応１／４波長板を有する構成とした
ので、１／４波長板を共通化することができ、部品点数
を増やさずに光利用効率を高めることができる。

【００６７】請求項１４に係る発明では、請求項１２の
波長の異なる複数の光源を有する光ヘッドにおいて、複
数の光源のうち、特定の波長の光源に対してのみ１／２
波長板としての機能を果たすことのできる１／２波長板
を有する構成としたので、波長の異なる光源からの出射
光がそれぞれ偏光方向が異なっていたとしても、１／２
波長板により偏光方向を合わせることができるので、ど
のような偏光方向を持つ光源に対しても１つのホログラ
ムで対応でき、高い光利用効率が得られる。

【００６８】請求項１５に係る発明では、請求項１３ま
たは１４の波長の異なる複数の光源を有する光ヘッドに
おいて、無機物質の斜め蒸着された膜もしくは有機物質
を配向して形成した膜により多波長対応１／４波長板も
しくは１／２波長板が形成されている構成としたので、
多波長対応１／４波長板や、偏光方向を合わせるための
１／２波長板をより簡単に作ることができるので、小型
化と低コスト化を実現することができる。

【００６９】請求項１６に係る発明では、請求項１２〜
１５の何れかの波長の異なる複数の光源を有する光ヘッ
ドにおいて、少なくとも波長の異なる複数の光源と光検
出器が１つのパッケージ内に実装され、このパッケージ
に請求項１〜７の何れかに記載の偏光性ホログラムと、
請求項１３〜１５の何れかに記載の１／４波長板もしく
は１／２波長板が接着一体化されている構成としたの
で、小型化と安定性の向上を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す偏光性ホログラムの要
部断面図である。

【図２】図１に示す偏光性ホログラムの動作の実施例を
示す説明図である。

【図３】図１に示す偏光性ホログラムの別の動作の実施
例を示す説明図である。

【図４】図１に示す偏光性ホログラムの構造を示す要部
断面図である。

【図５】斜め蒸着膜の形成方法の説明図である。

【図６】図１に示す偏光性ホログラムの作製方法を示す
工程説明図である。

【図７】本発明の別の実施例を示す偏光性ホログラムの
要部断面図である。

【図８】本発明による偏光性ホログラムを用いた光ヘッ
ドの一実施例を示す概略構成図である。

【図９】本発明による偏光性ホログラムを用いた光ヘッ
ドの別の実施例を示す概略構成図である。

【図１０】本発明による１／４波長板を一体化した偏光
性ホログラムの一実施例を示す要部断面図である。

【図１１】本発明による１／４波長板を一体化した偏光
性ホログラムの別の実施例を示す要部断面図である。

【図１２】本発明による１／４波長板を一体化した偏光
性ホログラムのさらに別の実施例を示す要部断面図であ
る。

【図１３】本発明による偏光性ホログラムを用いた光ヘ
ッドのさらに別の実施例を示す概略構成図である。

【図１４】本発明による偏光性ホログラムを用いた光ヘ
ッドのさらに別の実施例を示す概略構成図である。

【図１５】本発明による偏光性ホログラムを用いた光ヘ
ッドのさらに別の実施例を示す概略構成図である。

【図１６】本発明による偏光性ホログラムと波長の異な
る複数の光源を用いた光ヘッドの一実施例を示す概略構
成図である。

【図１７】波長の異なる２つの半導体レーザの偏光方向
の説明図である。

【図１８】本発明による偏光性ホログラムと波長の異な
る複数の光源を用いた光ヘッドの別の実施例を示す概略
構成図である。

【図１９】（ａ）は１／２波長板を一体化した偏光性ホ
ログラムの要部断面図、（ｂ）は１／２波長膜を成膜し
た偏光性ホログラムの要部断面図である。

【図２０】本発明による偏光性ホログラムと波長の異な
る複数の光源を用いた光ヘッドのさらに別の実施例を示
す概略構成図である。

【図２１】従来技術の一例を示す複屈折回折格子型偏光
子の斜視図である。

【図２２】従来技術の別の例を示す偏光ビームスプリッ
タの斜視図である。

【符号の説明】

１，１３：偏光性ホログラム２，１３−１：基板３，１３−２：複屈折材料層４，１３−３：複屈折材料とは異なる材料による層５：等方性オーバーコート層６：レジスト７，１３−４：等方性接着剤層８，１３−５：透明基板１１，１１’：半導体レーザ１２−ａ，１２−ａ’，１２−ｂ，１２−ｂ’：光検出
器１３−６：１／４波長膜１４：コリメートレンズ１５：１／４波長板１６：対物レンズ１７：光記録媒体（ＤＶＤ等）１７’：光記録媒体（ＣＤ等）１８：パッケージ１９：１／２波長板１９’：１／２波長膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者船戸広義東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式会社リコー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に複屈折材料層による凹凸の格子を
形成し、前記凸部の上に前記複屈折材料とは異なる材料
による層が形成され、前記凸部及び前記異なる材料層
と、前記凹部との間に光学的等方性物質を充填してなる
ことを特徴とする偏光性ホログラム。
【請求項２】請求項１記載の偏光性ホログラムにおい
て、前記複屈折材料層の格子ベクトル方向の偏波に対す
る屈折率をｎ_p 、これと垂直方向の偏波に対する屈折率
をｎ_sとし、格子凸部の上の複屈折材料とは異なる材料
による層の屈折率をｎ_l 、光学的等方性物質の屈折率を
ｎ_m 、複屈折材料層の凹凸の格子高さをｈ₁ 、格子凸部
の上の複屈折材料とは異なる材料層の厚さをｈ₂ 、光の
波長をλ、ｍを正負の自然数（０を含む）とする時、以
下の条件を略満足することを特徴とする偏光性ホログラ
ム。 (ｎ_p−ｎ_m)ｈ₁＋(ｎ_l−ｎ_m)ｈ₂＝ｍλ (ｎ_s−ｎ_m)ｈ₁＋(ｎ_l−ｎ_m)ｈ₂＝(ｍ±１／２)λ （ｍ＝０，±１，±２，±３，±４，・・・）
【請求項３】請求項１記載の偏光性ホログラムにおい
て、前記複屈折材料層の格子ベクトル方向の偏波に対す
る屈折率をｎ_p 、これと垂直方向の偏波に対する屈折率
をｎ_sとし、格子凸部の上の複屈折材料とは異なる材料
による層の屈折率をｎ_l 、光学的等方性物質の屈折率を
ｎ_m 、複屈折材料層の凹凸の格子高さをｈ₁ 、格子凸部
の上の複屈折材料とは異なる材料層の厚さをｈ₂ 、光の
波長をλ、ｍを正負の自然数（０を含む）とする時、以
下の条件を略満足することを特徴とする偏光性ホログラ
ム。 (ｎ_p−ｎ_m)ｈ₁＋(ｎ_l−ｎ_m)ｈ₂＝(ｍ±１／２)λ (ｎ_s−ｎ_m)ｈ₁＋(ｎ_l−ｎ_m)ｈ₂＝ｍλ （ｍ＝０，±１，±２，±３，±４，・・・）
【請求項４】請求項１，２または３に記載の偏光性ホロ
グラムにおいて、前記複屈折材料層が無機物質の斜め蒸
着により形成されたことを特徴とする偏光性ホログラ
ム。
【請求項５】請求項１，２または３に記載の偏光性ホロ
グラムにおいて、前記複屈折材料層が有機物質を配向し
て形成した膜により形成されたことを特徴とする偏光性
ホログラム。
【請求項６】請求項１〜５の何れかに記載の偏光性ホロ
グラムにおいて、光学的等方性物質が感光性樹脂である
ことを特徴とする偏光性ホログラム。
【請求項７】請求項１〜６の何れかに記載の偏光性ホロ
グラムにおいて、光学的等方性物質が透明基板を張り合
わせる接着層であることを特徴とする偏光性ホログラ
ム。
【請求項８】光源と、該光源と光記録媒体の間に配置さ
れた請求項１〜７の何れかに記載の偏光性ホログラム
と、該偏光性ホログラムと光記録媒体の間に配置された
１／４波長板と、該１／４波長板と光記録媒体の間に配
置された対物レンズと、前記光源の近傍に配設された光
検出器を備え、前記光源からの光が対物レンズにより光
記録媒体上に集光され、その光記録媒体からの反射光
を、前記偏光性ホログラムにより回折させて光検出器に
導くことを特徴とする偏光性ホログラムを用いた光ヘッ
ド。
【請求項９】請求項８に記載の光ヘッドに用いられる偏
光性ホログラムであって、１／４波長板と一体化されて
いることを特徴とする光ヘッド用の偏光性ホログラム。
【請求項１０】請求項９に記載の偏光性ホログラムにお
いて、１／４波長板が、異方性膜により形成されている
ことを特徴とする光ヘッド用の偏光性ホログラム。
【請求項１１】請求項８記載の光ヘッドにおいて、少な
くとも光源と光検出器が１つのパッケージ内に実装さ
れ、このパッケージに請求項１〜７の何れかに記載の偏
光性ホログラム、もしくは請求項９または１０に記載の
光ヘッド用偏光性ホログラムが接着一体化されているこ
とを特徴とする光ヘッド。
【請求項１２】波長の異なる複数の光源と、該複数の光
源と光記録媒体の間に配置された請求項１〜７の何れか
に記載の偏光性ホログラムもしくは請求項９または１０
に記載の光ヘッド用偏光性ホログラムと、該偏光性ホロ
グラムと光記録媒体の間に配置された対物レンズと、前
記複数の光源の近傍に配設された光検出器を備え、前記
波長の異なる複数の光源からの光が対物レンズによりそ
れぞれ光記録媒体上に集光され、その光記録媒体からの
反射光を、前記偏光性ホログラムにより波長ごとに回折
させて光検出器に導くことを特徴とする偏光性ホログラ
ムを用いた光ヘッド。
【請求項１３】請求項１２に記載の波長の異なる複数の
光源を有する光ヘッドにおいて、複数の波長に対して１
／４波長板としての機能を果たすことができる多波長対
応１／４波長板を有することを特徴とする光ヘッド。
【請求項１４】請求項１２に記載の波長の異なる複数の
光源を有する光ヘッドにおいて、複数の光源のうち、特
定の波長の光源に対してのみ１／２波長板としての機能
を果たすことのできる１／２波長板を有することを特徴
とする光ヘッド。
【請求項１５】請求項１３または１４に記載の波長の異
なる複数の光源を有する光ヘッドにおいて、無機物質の
斜め蒸着された膜もしくは有機物質を配向して形成した
膜により多波長対応１／４波長板もしくは１／２波長板
が形成されていることを特徴とする光ヘッド。
【請求項１６】請求項１２〜１５の何れかに記載の波長
の異なる複数の光源を有する光ヘッドにおいて、少なく
とも波長の異なる複数の光源と光検出器が１つのパッケ
ージ内に実装され、このパッケージに請求項１〜７の何
れかに記載の偏光性ホログラムと、請求項１３〜１５の
何れかに記載の１／４波長板もしくは１／２波長板が接
着一体化されていることを特徴とする光ヘッド。