JP2008234759A - 光ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成の複雑化及び装置価格の上昇を抑制しつつ、安定したトラッキングサーボ動作を実現でき、品質の高い再生信号を得ることができる光ヘッド装置を提供する。
【解決手段】光ヘッド装置は、光ビームＬ_１を出射する半導体レーザ１と、光ビームを光ディスク８の情報記録層に集光させる対物レンズ７と、光ディスク８で反射した戻り光ビームＬ_２を受光する複数の分割受光面を有する光検知器１２と、光ディスク８から光検知器１２までの光路中に配置され、光ディスク８で反射した戻り光ビームの一部Ｌ_Ｒ２と前記一部以外の部分Ｌ_Ｒ１の偏光関係に変化を与える偏光回転素子９とを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ヘッド装置に関し、特に、複数の情報記録層を持つ多層光ディスクに対して情報の記録又は再生を行うことができる光ディスク装置に搭載される光ヘッド装置に関するものである。

光ヘッド装置が採用するトラッキング方式として、差動プッシュプル（ＤＰＰ）方式が知られている。ＤＰＰ方式を用いることによって、対物レンズがシフトした際にプッシュプル（ＰＰ）方式で発生するオフセットを除去でき、安定したトラッキングサーボ制御を実現できる。ＤＰＰ方式を採用した光ヘッド装置においては、例えば、回折格子を用いて、光ビームからメインビームである０次回折光とサブビームである±１次回折光を生成し、生成された各光ビームを光ディスクの情報記録層に集光させる。そして、光ディスクからの各回折光の戻り光ビームの検出値に基づいてトラッキングエラー信号を生成する。

しかしながら、多層光ディスクの記録再生時には、記録又は再生する情報記録層からの戻り光ビーム（以下「再生戻り光」とも言う。）のほかに、記録又は再生する情報記録層に隣接する情報記録層（以下「隣接層」とも言う。）で反射された光ビームが存在し、隣接層からの光ビームが迷光となって再生戻り光に混入し、再生戻り光と迷光の干渉によってトラッキングエラー信号の揺れが発生する（例えば、特許文献１の段落００２６乃至００３６、図２乃至図５、並びに、特許文献２の段落０００４乃至０００７、図５８及び図５９参照）。

このため、特許文献１には、光路中に回折領域を具備する光学部材を配置し、再生戻り光の少なくとも一部の光の進行方向を変化させることによって、ＤＰＰ方式のトラッキングエラー信号の生成に用いるサブビーム用の受光面に隣接層からの迷光が入射しないようにする技術が提案されている（例えば、特許文献１の段落０１０６乃至０１１６、図１０Ａ〜１０Ｃ、図１１Ａ，１１Ｂ、図１２参照）。

また、特許文献２には、光路中に光屈折部又は回折部を持つ光学部材を配置して、再生戻り光の一部の光の進行方向を変化させ、トラッキングエラー信号の生成に用いる受光面から遠ざけられた再生戻り光の一部を検出する別の受光面をさらに設けて、実質的な再生信号の光量ロスを回路的に無くする技術が提案されている（例えば、特許文献２の図１３、図２４参照）。

特開２００５−２０３０９０号公報（段落００２６乃至００３６、図２乃至図５、並びに、請求項２、段落０１０６乃至０１１６、図１０Ａ〜１０Ｃ、図１１Ａ，１１Ｂ、図１２、） 特開２００５−６３５９５号公報（段落０００４乃至０００７、図５８、図５９、並びに、図１３、図２４）

しかしながら、特許文献１に記載された光ヘッド装置においては、光学部材の回折領域によって迷光だけでなく情報記録層からの再生戻り光の一部も除去されてしまうので、再生信号の光量ロスが必ず生じるという問題がある。

また、特許文献１に記載された光ヘッド装置において、再生信号の光量ロスを最小限とするためには、回折領域を対物レンズの出射瞳にできるだけ近い位置に配置するとともに、対物レンズの出射瞳に追従できるよう対物レンズに一体固定することが必要になる。この場合、対物レンズを含む可動部の重量が増加し、対物レンズに要求される高速な追従動作の点で不利になるという問題がある。

さらに、特許文献２に記載された光ヘッド装置においては、再生戻り光の一部を検出する受光面及び演算回路が増えるので、光ヘッド装置のコストアップを招来するという問題がある。

そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、構成の複雑化及び装置価格の上昇を抑制しつつ、安定したトラッキングサーボ動作を実現でき、また、品質の高い再生信号を得ることができる光ヘッド装置を提供することにある。

本発明に係る光ヘッド装置は、光ビームを出射する光源と、前記光ビームを光ディスクの情報記録層に集光させる対物レンズと、前記光ディスクで反射した戻り光ビームを受光する複数の分割受光面を有する光検知器と、前記光ディスクから前記光検知器までの光路中に配置され、前記光ディスクで反射した戻り光ビームの一部と前記一部以外の部分の偏光関係に変化を与える偏光回転素子とを有することを特徴としている。

本発明によれば、情報記録層からの戻り光ビームと隣接層からの迷光との干渉を抑制することができるので、トラッキングエラー信号の揺れを低減することができ、より安定したトラッキングサーボ動作を実現でき、また、品質の高い再生信号を得ることができるという効果がある。

また、本発明によれば、偏光回転素子を対物レンズに一体固定する必要は必ずしもないので、対物レンズの高速な追従動作が可能になり、安定したトラッキングサーボ動作を実現できるという効果がある。

さらに、本発明によれば、偏光回転素子により戻り光ビームの一部が除去されることなく、また、新たに受光面を付加することなく、隣接層からの迷光による干渉を抑制できるので、構成の複雑化及び装置価格の上昇を抑制することができるという効果がある。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る光ヘッド装置の光学構成を概略的に示す図である。実施の形態１に係る光ヘッド装置は、光ディスク８の情報記録層８０又は８１からの戻り光ビームＬ_２と、光ディスクの他の情報記録層である隣接層（８１又は８０）からの迷光の干渉を抑制させ、トラッキングエラー信号の揺れが低減され、且つ再生信号の品質を向上させる光ヘッド装置に関するものである。なお、図１には、情報記録層が２層の２層光ディスク８０を示しているが、実施の形態１に係る光ヘッド装置は、情報記録層の数が１層又は３層以上の光ディスクの記録又は再生を行うこともできる。

図１に示されるように、実施の形態１に係る光ヘッド装置は、光ビームＬ_１を出射する光源、例えば、半導体レーザ１と、光ビームＬ_１を複数の光ビームに分割する回折素子３と、光ビームの広がり角（発散角）を変換するコリメータレンズ４と、光ビームの偏光方向に応じて入射光を透過又は反射させる偏光ビームスプリッタ５と、直線偏光である光ビームを円偏光に変換する４分の１波長板６と、光ビームＬ_１を光ディスク８の情報記録層８０又は８１に集光させる対物レンズ７とを有している。また、実施の形態１に係る光ヘッド装置は、偏光回転素子９と、センサレンズ１０と、非点収差を付加するシリンドリカルレンズ１１と、光ディスクで反射した戻り光ビームを受光する複数の分割受光面を有する光検知器１２とを有している。実施の形態１に係る光ヘッド装置は、対物レンズ７を出射する光ビームＬ_１の球面収差をゼロ補正する球面収差補正手段（図示せず）を別途有してもよい。偏光回転素子９は、光ディスク８から光検知器１２までの光路中に配置され、光ディスク８で反射した戻り光ビームＬ_２の第１領域９_Ｒ１を通過した戻り光ビームＬ_Ｒ１と、第１領域９_Ｒ１以外の第２領域９_Ｒ２を通過した戻り光ビームＬ_Ｒ２の偏光関係に変化を与える。ここで、偏光関係に変化を与えるとは、第１領域９_Ｒ１によって戻り光ビームＬ_２の偏光方向を変えて戻り光ビームＬ_Ｒ１とし、第２領域９_Ｒ２によって戻り光ビームＬ_２の偏光方向を変えずに戻り光ビームＬ_Ｒ２とする場合と、第１領域９_Ｒ１によって戻り光ビームＬ_２の偏光方向を変えずに戻り光ビームＬ_Ｒ１とし、第２領域９_Ｒ２によって戻り光ビームＬ_２の偏光方向を変えて戻り光ビームＬ_Ｒ２とする場合と、第１領域９_Ｒ１によって戻り光ビームＬ_２の偏光方向を変えて戻り光ビームＬ_Ｒ１とし、第２領域９_Ｒ２によって戻り光ビームＬ_２の偏光方向を変えて戻り光ビームＬ_Ｒ２とする場合とがある。実施の形態１においては、第１領域９_Ｒ１によって戻り光ビームＬ_２の偏光方向を変えずに戻り光ビームＬ_Ｒ１とし、第２領域９_Ｒ２によって戻り光ビームＬ_２の偏光方向を変えて戻り光ビームＬ_Ｒ２とする場合を説明する。また、実施の形態１においては、変化した偏光関係は、戻り光ビームＬ_Ｒ１の偏光方向と戻り光ビームＬ_Ｒ２の偏光方向とが直交する場合を説明する。

図１において、半導体レーザ１から出射した光ビームＬ_１は、回折素子３で複数の光ビームに分割され、主となる光ビームは、光ビームの広がり角（発散角）を変換するコリメータレンズ４、偏光ビームスプリッタ５、４分の１波長板６、及びコリメータレンズ４から出射して伝播する光ビームＬ_１を集光する対物レンズ７を通過して、光ディスク８に照射される。なお、図１において、回折素子３によって分割される高次の回折光ビームは図１に示していない。ただし、高次の回折光ビームのうち±１次回折光ビームについては、戻り光ビームの光検知器１２上の照射スポットは、後述する図５にＳＳ_Ｐ＋，ＳＳ_Ｐ−として示している。

光ディスク８で回折及び反射された光ビームＬ_２は、再び対物レンズ７を透過して略平行光束に変換された後、４分の１波長板６で偏光方向が９０度回転される。偏光ビームスプリッタ５は、入射する光ビームの偏光方向に応じて透過又は反射特性を有する透過反射面５１を持ち、光ディスク８から反射されてきた戻り光ビームＬ_２を透過反射面５１で反射し偏向させる。透過反射面５１により偏向された戻り光ビームＬ_２は、偏光回転素子９を透過し、センサレンズ１０及び非点収差を付加するシリンドリカルレンズ１１を通過して、光検知器１２に入射する。光検知器１２は、複数の分割受光面を有し、それぞれの分割受光面で受光される戻り光ビームの光量を電気信号に変換する。

図２は、光検知器１２の分割受光面２０ａ〜２０ｈと各分割受光面２０ａ〜２０ｈの出力電気信号Ａ〜Ｈを用いた演算を実行する演算回路３０の構成を概略的に示す図である。図２に示されるように、実施の形態１における光検知器１２は、８個の受光エレメントである分割受光面２０ａ〜２０ｈを有している。また、図２において、２１ａｄ，２１ｂｃ，２１ｂｄ，２１ａｃ，２３，２５は加算回路であり、２２ｅｆ，２２ｇｈ，２４，２７，２８は減算回路であり、２６は回路ゲイン値Ｋの増幅回路である。

回折素子３で回折された０次回折光ビームＭＳ_Ｐは分割受光面２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄで受光される。また、回折素子３で回折された＋１次回折光ビームＳＳ_Ｐ＋は、分割受光面２０ｅ，２０ｆで受光され、回折素子３で回折された−１次回折光ビームＳＳ_Ｐ−は、分割受光面２０ｇ，２０ｈで受光される。

光検知器１２の分割受光面２０ａ〜２０ｈは、光ディスク８からの戻り光ビームＬ_２をもとに、光ディスク８の情報記録層からの焦点ずれ量を表わすフォーカスエラー信号ＦＥＳ、光ディスク８の略同心円又は略スパイラル状に記録情報が配列される情報トラックからの集光スポットのトラックずれ量を表わすトラッキングエラー信号ＴＥＳ、及び記録情報の再生信号ＲＦが、以下の式によって計算できるように形成される。
ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）
ＴＥＳ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）−Ｋ×（Ｅ−Ｆ＋Ｇ−Ｈ）
ＲＦ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ
ここで、回路ゲイン値Ｋは、対物レンズがシフトしたときにトラッキングオフセットが発生しないように設定する。また、トラッキングエラー信号ＴＥＳは、ＤＰＰ方式のトラッキングエラー信号であり、ＤＶＤ記録再生装置において適用されている。

さらに、光ディスク８のチルト角や集光スポットの球面収差量を検出するための別の分割受光面が形成されていてもよく、それら分割受光面へ光ビームを分配する検出光学素子が設置されていてもよい。

図３（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１に係る光ヘッド装置の偏光回転素子９の構成を概略的に示す図であり、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は正面図、同図（ｃ）はＳ_３Ｃ−Ｓ_３Ｃ線で切る面を示す断面図である。

偏光回転素子９の第２領域９_Ｒ２は、図３（ｃ）に示されるように、線幅Ｗ_１、深さＤ_１、溝ピッチΛ_１の周期的な溝構造を有する。偏光回転素子９の第２領域９_Ｒ２の溝ピッチΛ_１は、光の波長より短く、サブ波長オーダーの周期構造により発現する構造性複屈折を利用した施光子、すなわち、波長板と同様な効果を有する。一方、偏光回転素子９の第１領域９_Ｒ１は、単なる平行平板の部材から構成されている。このような構造性複屈折型の施光子（又は波長板）を作製する方法には、熱可塑性樹脂の表面にサブ波長オーダーの周期構造の型をプレスする熱式インプリント技術（「ナノインプリント技術」とも言う。）がある。熱式インプリント技術は、型の転写技術を利用するため生産性の高い成形技術である。ただし、構造性複屈折型の施光子（又は波長板）を作製する方法は、熱式インプリント技術以外の方式を採用したものであってもよい。また、実施の形態１においては、偏光回転素子９を最も単純な構成で説明しているが、偏光回転素子９としては種々の形態のものを使用することができ、例えば、深さＤ_１が大きくなる場合には製造上の困難さを回避するために、比較的に深さＤ_１が小さい構造性複屈折率型の施光子（又は、波長板）を重ね合わせた構成のものを使用することができる。

偏光回転素子９は、第１領域９_Ｒ１と第２領域９_Ｒ２において上記の異なる構造を有することから、異なる施光性を有する。実施の形態１においては、図４に示されるように、偏光回転素子９の第１領域９_Ｒ１を透過した光ビームＬ_Ｒ１は偏光への作用が無く、第２領域９_Ｒ２を透過した光ビームＬ_Ｒ２は入射光ビームに対して偏光が９０度回転に回転した出射光ビームＬ_Ｒ２に変換されるように、深さＤ_１を設定する。すなわち、第１領域９_Ｒ１を透過した光ビームＬ_Ｒ１と第２領域９_Ｒ２を透過した光ビームＬ_Ｒ２の偏光は直交関係となる。

図５は、実施の形態１に係る光ヘッド装置の光検知器１２の分割受光面２０ａ〜２０ｇと分割受光面２０ａ〜２０ｇ上に投影される光ディスクからの戻り光ビームを概略的に示す図である。

図５に示されるメインビームＭＳ_Ｐは、回折素子３で得られた０次回折光ビームである。サブビームＳＳ_Ｐ＋は、回折素子３で得られた＋１次回折光ビームが光ディスク８の情報記録層で反射されてきた戻り光ビームである。サブビームＳＳ_Ｐ−は、回折素子３で得られた−１次回折光ビームが光ディスク８の情報記録層で反射されてきた戻り光ビームである。一方、隣接層で反射される迷光は、分割受光面２０ａ〜２０ｇ上を覆う広い範囲に分布している。ここでは、迷光ＳＬ_Ｒ１及び迷光ＳＬ_Ｒ２で示している。図５においては、迷光のうち、偏光回転素子９の第１領域９_Ｒ１を透過したものが迷光ＳＬ_Ｒ１であり、偏光回転素子９の第２領域９_Ｒ２を透過したものがＳＬ_Ｒ２である。すなわち、第１領域９_Ｒ１と第２領域９_Ｒ２の境界は、分割受光面上の破線ＢＳＬ_Ｒ２に対応する。

実際には、迷光は、光検知器１２の受光面において、シリンドリカルレンズ１１の効果によって、略円形又は略楕円形となるが、図５においては、略円形として図示している。同様に、破線ＢＳＬ_Ｒ２も偏光回転素子９の第１領域９_Ｒ１と第２領域９_Ｒ２の境界形状が必ずしもそのまま投影されないが、ここでは略長方形として図示している。

偏光が直交する２つの光は、これらの光の電界（又は磁界）成分が直交しているために互いに干渉することはない。本発明は、このような物理現象を利用している。

実施の形態１に係る光ヘッド装置によれば、前述のとおり、情報記録層から反射する戻り光ビーム、すなわち、メインビームＭＳ_Ｐ、サブビームＳＳ_Ｐ＋、及びサブビームＳＳ_Ｐ−のうち偏光回転素子９の第１領域９_Ｒ１を透過した成分と、隣接層からの迷光のうちメインビームＭＳ_Ｐ、サブビームＳＳ_Ｐ＋、及びサブビームＳＳ_Ｐ−を受光する分割受光面２０ａ〜２０ｈ内に入り込む隣接層から反射する迷光ＳＬ_Ｒ２の偏光方向が直交関係である。したがって、分割受光面内において、戻り光ビームと迷光が干渉し合って生じる干渉縞が軽減され、サブビームＳＳ_Ｐ＋及びサブビームＳＳ_Ｐ−を利用するＤＰＰ方式のトラッキングエラー信号の揺れは小さくなる。

偏光の「直交関係」に関し、偏光回転素子９の第１領域９_Ｒ１と第２領域９_Ｒ２のそれぞれを透過した光ビームＬ_Ｒ１及び光ビームＬ_Ｒ２の偏光状態が、図４のように両方とも直線偏光であるとして説明したが、本発明はこのような形態に限定されない。すなわち、光ビームＬ_Ｒ１と光ビームＬ_Ｒ２は円偏光又は楕円偏光であってもよく、互いの電界成分（又は磁界成分）が直交している状態が含まれればよく、本出願における「直交関係」には、このような場合を含む。

よって、偏光回転素子９の構成は、図３（ａ）〜（ｃ）に示されるものに限らない。既に説明したが、施光性を有する領域は、第１領域９_Ｒ１又は第２領域９_Ｒ２の一方であってもよく、また、第１領域９_Ｒ１と第２領域９_Ｒ２の両方が施光性を有する構成であってもよい。

また、偏光方向を旋光させる旋光子は、水晶、屈折率異方性を持つ樹脂フィルムなどであってもよい。また、偏光方向を旋光させる旋光子は、フォトニック結晶により作成することもできる。さらに、偏光方向を旋光させる旋光子は、ツイストネマティック型の液晶素子を用いても実現することができる。偏光方向を旋光させる旋光子は、入射光に対してツイストネマティック型の液晶素子の主軸（進相軸又は遅相軸）をある回転角に設定することで実現できる。

以上に説明したように、実施の形態１の光ヘッド装置によれば、メインビームＭＳ_Ｐを受光する分割受光面２０ａ〜２０ｄ内においても干渉が小さくなることから、再生信号ＲＦへの干渉の影響を抑えることができるので、トラッキングエラー信号の揺れを低減することができ、より安定したトラッキングサーボ動作を実現でき、また、品質の高い再生信号を得ることができる。

また、実施の形態１の光ヘッド装置によれば、偏光回転素子での光量ロスが無いことから、偏光回転素子を対物レンズに一体固定せずに第２領域９_Ｒ２を対物レンズの移動分だけ大きくしても検出される再生信号は小さくならず、対物レンズに一体固定しないことで対物レンズの高速な追従動作が可能になり、安定したトラッキングサーボ動作を実現できる。ただし、偏光回転素子を対物レンズに一体固定することも可能であり、この場合には、第２領域９_Ｒ２を小さくして情報記録層からの戻り光ビームを隣接層からの迷光との偏光が直交関係になる領域を極力増やすことができ、トラッキングエラー信号の揺れをさらに抑制できる効果を得る。

さらに、実施の形態１の光ヘッド装置によれば、偏光回転素子９により戻り光ビームの一部が除去されることなく、また、新たに受光面を付加することなく、隣接層からの迷光による干渉を抑制できるので、構成の複雑化及び装置価格の上昇を抑制することができる。

実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係る光ヘッド装置の光学構成を概略的に示す図である。図６において、図１に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。

実施の形態２に係る光ヘッド装置は、実施の形態１における偏光ビームスプリッタ５（図１）に代えて無偏光ビームスプリッタ１３を備えた点、及び、実施の形態１における偏光回転素子９（図１）に代えて、４分の１波長板６と光ビームスプリッタ１２との間に配置された偏光回転素子１４を備えた点が、実施の形態１に係る光ヘッド装置と相違する。図６に示されるように、無偏光ビームスプリッタ１３は、反射面１３１を有し、入射する光ビームの偏光に関わらず、入射する光ビームの一部を反射し、残りの部分を透過させる。

図７（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態２に係る光ヘッド装置の偏光回転素子１４の構成を概略的に示す図であり、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は正面図、同図（ｃ）はＳ_７Ｃ−Ｓ_７Ｃ線で切る面を示す断面図である。図７（ｃ）に示されるように、偏光回転素子１４の第２領域１４_Ｒ４は線幅Ｗ_２、深さＤ_２、溝ピッチΛ_２のサブ波長オーダーの周期構造をなしている。

偏光回転素子１４は、異方性を持つ材料からなり、その異方性材料を図７（ａ）の第２領域１４_Ｒ４のサブ波長オーダーの周期構造の状態に加工し、異方性材料の一方向の屈折率と同一の屈折率を持つ樹脂からなる充填材１５によって周期構造の溝を埋めることにより作製される。例えば、異方性材料としてはポリイミド延伸膜、充填材１５としてはエポキシ系の樹脂を用いることができる。

よって、偏光回転素子１４は、第１領域１４_Ｒ３及び第２領域１４_Ｒ４において同一の屈折率を持つｘ方向に偏光が一致するような入射条件にすると、単なる屈折率が一定の平板誘電体を透過することになり、周期構造による影響は現れないが、第１領域１４_Ｒ３の屈折率と第２領域１４_Ｒ４の充填材１５の屈折率が異なるｙ方向に偏光が一致するような入射条件にすると、周期構造の影響が現れるため、本発明の実施の形態１の光ヘッド装置で説明したように、第２領域１４_Ｒ４に旋光性が現れる。実施の形態２においては、偏光方向が９０度回転するように右施光又は左施光するように線幅Ｗ_２、深さＤ_２、及び溝ピッチΛ_２を設定する。

したがって、偏光回転素子１４は、入射する光の偏光方向に依存して施光性の有無がある偏光依存性偏光回転素子である。

実施の形態２に係る光ヘッド装置によれば、半導体レーザ１から放射された光ビームＬ_１は無偏光ビームスプリッタ１３を透過した後、偏光回転素子１４に入射する。光ビームＬ_１の偏光をｘ方向に設定すると、前述したとおり、偏光回転素子１４による偏光への作用は受けず、そのまま４分の１波長板６を透過して円偏光に変換される。対物レンズ７で光ディスク８に集光され、反射された戻り光ビームは再び４分の１波長板６を通過することで、ｙ方向の直線偏光となって、偏光回転素子１４へ再度入射する。このとき、偏光回転素子１４の第１領域１４_Ｒ３を透過した光ビームＬ_Ｒ３はｙ方向の直線偏光のままであるのに対して、第２領域１４_Ｒ４ける施光性が現れるので第２領域１４_Ｒ４を透過した光ビームＬ_Ｒ４のみが再度ｘ方向の直線偏光に変換される。

その後、光ビームＬ_Ｒ３及び光ビームＬ_Ｒ４は、無偏光ビームスプリッタ１３によって反射され、センサレンズ１０及びシリンドリカルレンズ１１を介して光検知器１２により検出される。

最終的に、光検知器１２上に分布する光ビームは、実施の形態１の光ヘッド装置で示す図５と同じく光ディスクの情報記録層からの戻り光ビームと隣接層からの迷光の偏光方向が互いに直交関係であることから干渉が抑制される。その結果、ＤＰＰ方式のトラッキングエラー信号及びＰＰ方式のトラッキングエラー信号及びＤＰＤ方式のトラッキングエラー信号の揺れ又は変動を抑制できるほか、再生信号ＲＦの信号品質を向上させることができる。

また、偏光回転素子１４の第１領域１４_Ｒ３と第２領域１４_Ｒ４の施光の組合せについては、実施の形態１の光ヘッド装置における説明と同様である。

実施の形態２の光ヘッド装置によれば、偏光回転素子での光量ロスが無いことから、偏光回転素子を対物レンズに一体固定せずに第２領域１４_Ｒ４を対物レンズの移動分だけ大きくしても検出される再生信号は小さくならず、対物レンズに一体固定しないことで対物レンズの高速な追従動作が可能になり、安定したトラッキングサーボ動作を実現できる。ただし、偏光回転素子を対物レンズに一体固定することも可能であり、この場合には、第２領域１４_Ｒ４を小さくして情報記録層からの戻り光ビームを隣接層からの迷光との偏光が直交関係になる領域を極力増やすことができ、トラッキングエラー信号の揺れをさらに抑制できる効果を得る。

なお、実施の形態２において、上記以外の点は、上記実施の形態１の場合と同じである。

実施の形態３．
図８は、実施の形態３に係る光ヘッド装置の光検知器１２ａの分割受光面２０ａ〜２０ｃ、戻り光ビームＳ_Ｐ、及び迷光ＳＬ_Ｒ１，ＳＬ_Ｒ２を概略的に示す図である。図８において、図５に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。

実施の形態１及び２においては、サブビームを利用するＤＰＰ方式を採用した場合を説明したが、エラー検出方式はＤＰＰ方式以外の方式であってもよい。例えば、エラー検出方式として、サブビームを用いないプッシュプル（ＰＰ）方式又は位相差検出（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｈａｓｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ：ＤＰＤ）方式を採用してもよく、この場合にも、トラッキングエラー信号の揺れや変動を小さくすることができる。

サブビームを用いないＰＰ方式又はＤＰＤ方式の場合には、部品点数を減らすために回折格子３を除去し、図８に示されるように、迷光ＳＬ_Ｒ２が分割受光面２０ａ〜２０ｃだけ含めばよいので、偏光回転素子９の第２領域９_Ｒ２（又は、偏光回転素子１４の第２領域１４_Ｒ４）を小さくすることができる。

また、フォーカスエラー信号の検出方式として、非点収差法以外の方式、例えば、スポットサイズ法（ＳＳＤ法）やナイフエッジ法を採用してもよい。

実施の形態３の光ヘッド装置によれば、偏光回転素子での光量ロスが無いことから、偏光回転素子を対物レンズに一体固定せずに第２領域９_Ｒ２（又は、１４_Ｒ４）を対物レンズの移動分だけ大きくしても検出される再生信号は小さくならず、対物レンズに一体固定しないことで対物レンズの高速な追従動作が可能になり、安定したトラッキングサーボ動作を実現できる。ただし、偏光回転素子を対物レンズに一体固定することも可能であり、この場合には、第２領域９_Ｒ２（又は、１４_Ｒ４）を小さくして情報記録層からの戻り光ビームを隣接層からの迷光との偏光が直交関係になる領域を極力増やすことができ、トラッキングエラー信号の揺れをさらに抑制できる効果を得る。

なお、実施の形態３の構成と、実施の形態１又は２の構成とを組み合わせた実施の形態も可能である。

また、実施の形態３において、上記以外の点は、上記実施の形態１又は２場合と同じである。

実施の形態４．
図９は、本発明の実施の形態４に係る光ヘッド装置の偏光回転素子９ａの構成を概略的に示す斜視図である。図９において、図３（ａ）に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図９に示される偏光回転素子９ａは、光ビームの偏光方向を変える第２領域９_Ｒ２ａ，９_Ｒ２ｂ，９_Ｒ２ｃの数及び境界形状が、図３（ａ）に示される第２領域９_Ｒ２のものと相違する。実施の形態４においては、偏光回転素子９ａの３個の第２領域９_Ｒ２ａ，９_Ｒ２ｂ，９_Ｒ２ｃがそれぞれ、光検知器１２の分割受光面２０ａ〜２０ｄ、分割受光面２０ｅ，２０ｆ、分割受光面２０ｇ，２０ｈに対応して形成されている。

図１０は、実施の形態４に係る光ヘッド装置の光検知器１２の分割受光面２０ａ〜２０ｈ、戻り光ビームＭＳ_Ｐ，ＳＳ_Ｐ＋，ＳＳ_Ｐ−、及び迷光ＳＬ_Ｒ１，ＳＬ_Ｒ２ａ，ＳＬ_Ｒ２ｂ，ＳＬ_Ｒ２ｃを概略的に示す図である。図１０において、図５に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。

実施の形態４に係る光ヘッド装置においては、偏光回転素子９ａの第２領域９_Ｒ２ａ，９_Ｒ２ｂ，９_Ｒ２ｃを複数個設けているので、情報記録層からの戻り光ビームと隣接層からの迷光との偏光が直交関係になる領域を増やすことができる。

実施の形態４の光ヘッド装置によれば、偏光回転素子での光量ロスが無いことから、偏光回転素子を対物レンズに一体固定せずに第２領域９_Ｒ２ａ，９_Ｒ２ｂ，９_Ｒ２ｃを対物レンズの移動分だけ大きくしても検出される再生信号は小さくならず、対物レンズに一体固定しないことで対物レンズの高速な追従動作が可能になり、安定したトラッキングサーボ動作を実現できる。ただし、偏光回転素子を対物レンズに一体固定することも可能であり、この場合には、第２領域９_Ｒ２ａ，９_Ｒ２ｂ，９_Ｒ２ｃを小さくして情報記録層からの戻り光ビームを隣接層からの迷光との偏光が直交関係になる領域を極力増やすことができ、トラッキングエラー信号の揺れをさらに抑制できる効果を得る。

なお、実施の形態４の構成と、実施の形態１〜３の構成とを組み合わせた実施の形態も可能である。

また、実施の形態４において、上記以外の点は、上記実施の形態１〜３の場合と同じである。

実施の形態５．
図１１は、本発明の実施の形態５に係る光ヘッド装置の偏光回転素子９ｂの構成を概略的に示す斜視図である。図１１において、図３（ａ）に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図１１に示される偏光回転素子９ｂは、光ビームの偏光方向を変える第２領域９_Ｒ２ｄの境界形状が、図３（ａ）に示される第２領域９_Ｒ２の境界形状と相違する。実施の形態５においては、第２領域９_Ｒ２ｄの境界が、第２領域内に形成される溝構造の配列方向に平行な辺９１，９３と、溝の長手方向に平行な辺９２，９４とから構成されている。

図１２は、実施の形態５に係る光ヘッド装置の光検知器１２の分割受光面２０ａ〜２０ｈ、戻り光ビームＭＳ_Ｐ，ＳＳ_Ｐ＋，ＳＳ_Ｐ−、及び迷光ＳＬ_Ｒ１，ＳＬ_Ｒ２を概略的に示す図である。図１２において、図５に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。

実施の形態５に係る光ヘッド装置においては、偏光回転素子９ｂの第１領域９_Ｒ１と第２領域９_Ｒ２ｄの境界形状が、第２領域９_Ｒ２ｄの溝の配列方向及び溝の長手方向に対して平行に形成されているので、偏光回転素子９ｂの生産性及び製造品質を向上させることができる。

実施の形態５の光ヘッド装置によれば、偏光回転素子での光量ロスが無いことから、偏光回転素子を対物レンズに一体固定せずに第２領域９_Ｒ２ｄを対物レンズの移動分だけ大きくしても検出される再生信号は小さくならず、対物レンズに一体固定しないことで対物レンズの高速な追従動作が可能になり、安定したトラッキングサーボ動作を実現できる。ただし、偏光回転素子を対物レンズに一体固定することも可能であり、この場合には、第２領域９_Ｒ２ｄを小さくして情報記録層からの戻り光ビームを隣接層からの迷光との偏光が直交関係になる領域を極力増やすことができ、トラッキングエラー信号の揺れをさらに抑制できる効果を得る。

なお、実施の形態５の構成と、実施の形態１〜４の構成とを組み合わせた実施の形態も可能である。

また、実施の形態５において、上記以外の点は、上記実施の形態１〜４の場合と同じである。

なお、上記実施の形態１乃至５においては、偏光回転素子の第１領域９_Ｒ１，１４_Ｒ３、及び偏光回転素子の第２領域９_Ｒ２，９_Ｒ２ａ，９_Ｒ２ｂ，９_Ｒ２ｃ，９_Ｒ２ｄ，１４_Ｒ４を例示したが、偏光回転素子の第１領域及び第２領域の形状は上記した形状に限るものではなく、受光面の分割パターンに応じて変更することができる。

本発明の実施の形態１に係る光ヘッド装置の光学構成を概略的に示す図である。 実施の形態１に係る光ヘッド装置の光検知器の分割受光面と各分割受光面の出力電気信号を用いた演算を実行する演算回路の構成を概略的に示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１に係る光ヘッド装置の偏光回転素子の構成を概略的に示す図であり、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は正面図、同図（ｃ）はＳ_３Ｃ−Ｓ_３Ｃ線断面図である。 実施の形態１に係る光ヘッド装置の偏光回転素子の施光性を説明する図である。 実施の形態１に係る光ヘッド装置の分割受光面、戻り光ビーム、及び迷光を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態２に係る光ヘッド装置の光学構成を概略的に示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、実施の形態２に係る光ヘッド装置の偏光回転素子の構成を概略的に示す図であり、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は正面図、同図（ｃ）はＳ_７Ｃ−Ｓ_７Ｃ線断面図である。 本発明の実施の形態３に係る光ヘッド装置の分割受光面、戻り光ビーム、及び迷光を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態４に係る光ヘッド装置の偏光回転素子の構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態４に係る光ヘッド装置の分割受光面、戻り光ビーム、及び迷光を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態５に係る光ヘッド装置の偏光回転素子の構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態５に係る光ヘッド装置の分割受光面、戻り光ビーム、及び迷光を概略的に示す図である。

符号の説明

１ 半導体レーザ、 ３ 回折素子、 ４ コリメータレンズ、 ５ 偏光ビームスプリッタ、 ６ ４分の１波長板、 ７ 対物レンズ、 ８ 光ディスク、 ９，９ａ，９ｂ，１４ 偏光回転素子、 ９_Ｒ１，１４_Ｒ３ 偏光回転素子の第１領域、 ９_Ｒ２，９_Ｒ２ａ，９_Ｒ２ｂ，９_Ｒ２ｃ，９_Ｒ２ｄ，１４_Ｒ４ 偏光回転素子の第２領域、 １０ センサレンズ、 １１ シリンドリカルレンズ、 １２，１２ａ 光検知器、 １３ 無偏光ビームスプリッタ、 ２０ａ〜２０ｈ 分割受光面、 ２１ａｄ，２１ｂｃ，２１ｂｄ，２１ａｃ，２３，２５ 加算回路、 ２２ｅｆ，２２ｇｈ，２４，２７，２８ 減算回路、 ２６ 増幅回路、 ３０ 演算回路、 ５１，１３１ 透過反射面、 ８０，８１ 情報記録層、 ＢＳＬ_Ｒ２，ＢＳＬ_Ｒ２ａ，ＢＳＬ_Ｒ２ｂ，ＢＳＬ_Ｒ２ｃ，ＢＳＬ_Ｒ２ｄ 偏光回転素子の第２領域を通過した迷光の境界、 Ｄ_１，Ｄ_２ 溝の深さ、 Ｌ_１ 光ビーム、 Ｌ_２ 戻り光ビーム（再生戻り光）、 Ｌ_Ｒ１，Ｌ_Ｒ３ 偏光回転素子の第１領域を通過した戻り光ビーム、 Ｌ_Ｒ２，Ｌ_Ｒ４ 偏光回転素子の第２領域を通過した戻り光ビーム、 ＭＳ_Ｐ ０次回折光、 ＳＬ_Ｒ１ 偏光回転素子の第１領域を通過した迷光、 ＳＬ_Ｒ２，ＳＬ_Ｒ２ａ，ＳＬ_Ｒ２ｂ，ＳＬ_Ｒ２ｃ，ＳＬ_Ｒ２ｄ 偏光回転素子の第２領域を通過した迷光、 ＳＳ_Ｐ＋ ＋１次回折光、 ＳＳ_Ｐ− −１次回折光、 Ｗ_１，Ｗ_２ 溝構造の線幅、 Λ_１，Λ_２ 溝ピッチ。

Claims (11)

1. 光ビームを出射する光源と、
   前記光ビームを光ディスクの情報記録層に集光させる対物レンズと、
   前記光ディスクで反射した戻り光ビームを受光する複数の分割受光面を有する光検知器と、
   前記光ディスクから前記光検知器までの光路中に配置され、前記光ディスクで反射した戻り光ビームの一部と前記一部以外の部分の偏光関係に変化を与える偏光回転素子と
   を有することを特徴とする光ヘッド装置。
2. 前記偏光回転素子は、前記光ビームの一部と前記一部以外の部分の少なくともいずれか一方の偏光方向を変える素子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. 前記偏光回転素子は、複屈折性部材によって構成される部分を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ヘッド装置。
4. 前記複屈折性部材は、水晶又は樹脂フィルムによって構成されることを特徴とする請求項３に記載の光ヘッド装置。
5. 前記複屈折性部材は、液晶によって構成されることを特徴とする請求項３に記載の光ヘッド装置。
6. 前記複屈折性部材は、前記光ビームの波長以下のピッチの周期構造によって構成された部材であることを特徴とする請求項３に記載の光ヘッド装置。
7. 前記周期構造によって構成された部材は、ナノインプリント技術によって形成された成形部材であることを特徴とする請求項６に記載の光ヘッド装置。
8. 前記周期構造によって構成された部材は、フォトニック結晶によって形成された部材であることを特徴とする請求項６に記載の光ヘッド装置。
9. 前記偏光関係は、前記光ディスクで反射した戻り光ビームの一部の偏光方向と前記該一部以外の部分の偏光方向とが略直交となる関係であることを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の光ヘッド装置。
10. 前記光源と前記対物レンズの間の光路中に備えられた、前記光源から出射された前記光ビームから０次回折光、＋１次回折光、及び−１次回折光を生成する回折素子をさらに有することを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記載の光ヘッド装置。
11. 前記偏光回転素子は、前記対物レンズに一体固定又は接着されていることを特徴とする請求項１から１０までのいずれか１項に記載の光ヘッド装置。

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