JPWO2006135053A1 - 光ピックアップ装置、再生装置及び複屈折補正板 - Google Patents

光ピックアップ装置、再生装置及び複屈折補正板 Download PDF

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Abstract

光源と、光源から出射された光ビームを記録面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上に配置された偏光ビームスプリッタと、対物レンズと偏光ビームスプリッタとの間の光路上に配置され、入射された光ビームの互いに直交する2つの偏光成分間に位相差を与える複屈折補正板とを備え、複屈折補正板の面内の位置により複屈折補正板で生じる位相差が異なる光ピックアップ装置を提供する。これにより、より簡易な光学素子を用いて複屈折の影響をより効果的に低減し、情報記録媒体の複屈折の変動に対するマージンを広くする。

Description

本発明は、光透過性媒質を有した情報記録媒体の記録面に光を照射し、該記録面からの反射光を受光する光ピックアップ装置、再生装置、及び、これらの装置に用いられる複屈折補正板に関する。

情報記録媒体の技術分野では、記録密度の向上がますます重要な技術的課題になっており、従来、情報トラックに沿った線記録密度の改善と、トラックピッチの狭小化による面記録密度の改善の両面から、記録密度の向上が図られている。

情報記録媒体の一つであるDVDでは、レーザ波長を650nm、対物レンズの開口数NAを0.6することにより、CDサイズで4.7GBの面密度を実現している。また、現在開発が進められているHD DVDでは、レーザ波長405nm、開口数NA0.65を採用することにより面密度の向上が図られ、CDサイズで15GBの容量が実現されている。

ところで、一般に、情報記録媒体に用いられる透明基板は、量産性の優れた射出成形で作製されることが多く、前述したDVDやHD DVDの場合も同様である。DVDやHD DVDは円板形状であるので、射出時に溶融樹脂の流れが内周から外周に向かって同心円状に広がるため、成形後の透明基板に発生する複屈折の主軸はディスクの半径方向と、それに直交する周方向と、基板の厚み方向となる。半径方向の主軸に対応する屈折率をn、周方向の主軸に対応する屈折率をn、基板の厚み方向に対応する屈折率をnとすると、CDやDVDで最もよく使われているポリカーボネート成形基板では、その面内方向の複屈折量n−n(以下、面内複屈折量ともいう)及び厚み方向の複屈折量n−n(以下、断面複屈折量ともいう。ただし、n=(n+n)/2)はそれぞれ次のような値となる。
−4×10−5≦n−n≦4×10−5
−n≒4×10−4〜7×10−4

上記面内方向の屈折率ntとnの大小関係は成形のプロセス条件で異なるが、厚さ方向の屈折率nと面内方向の屈折率naとの大小関係は、na>nすなわちn,nt>nzとなるのが一般的である。また、これらの屈折率の値は、成形に用いる樹脂でも変化するが、材料コスト、成形性、成形基板機械特性等々の情報記録媒体の基板材料として満たすべき条件をバランス良く具備している材料は、現在のところポリカーボネート樹脂以外には存在しない。それゆえ、今のところ、情報記録媒体の高密度化が図られたとしても、用いる基板が変わることは考え難いので、基板で発生する複屈折(複屈折量)は従来と変わらない。従って、高密度化による記録容量の増大に伴い、許容できる複屈折量の範囲(複屈折量の変動に対するマージン)が狭まくなり、記録再生に支障をきたすおそれがある。

上述のような記録容量の増大(高記録密度化)に伴う複屈折量の許容範囲の縮小の課題を解決するために、従来、例えば、媒体で発生する複屈折の影響を補正するための液晶補正素子を備えたピックアップ装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。

また、情報記録媒体では、上述したプロセス条件以外に、媒体が高速で回転するときに伴う遠心力に起因する応力によっても複屈折が発生する。それゆえ、遠心力による半径方向応力をσ、周方向応力をσとすると、回転時に情報記録媒体に発生する全複屈折量(nt_sum−nr_sum)は、遠心力に起因する応力により発生する複屈折量と、上述したプロセスで発生する複屈折量との和で表され、下式で表される。
(nt_sum−nr_sum)=C×(σt−σ)+(nt−nr)
上式の右辺の第一項が、遠心力により発生する複屈折量であり、第2項が基板成形プロセスで発生する複屈折量に相当する。ここで、Cは光弾性常数と呼ばれる係数で、ポリカーボネート樹脂の場合、C=7.2×10−11[Pa−1]という値が知られている。

従来、情報記録媒体の回転による半径位置での複屈折量の違いを補正する手段として、半径位置による複屈折量の違いを補正するための波長板を備えたピックアップ装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。

特開2000−268398号公報 特開2004−245957号公報

現在開発が進められているHD DVDの規格では、上述のように、レーザ波長405nm、開口数0.65を採用することにより面密度の向上が図られている。それゆえ、上述のような複屈折の課題については、現在の光ディスクの主製品であるDVDに比べより大きな課題となり、HD DVDの規格では、基板における複屈折量の変動に対するマージンはより一層狭まくなることが予想される。

本発明者らがHD DVDにおける複屈折の影響について検証したところ、HD DVD規格では、レーザ波長の短波長化及び開口数向上(0.6→0.65)により面密度の向上が図れたが、その反面、情報記録媒体の情報記録面と光ピックアップ装置の対物レンズとの間に存在する情報記録媒体の光透過性媒質、すなわち、透明基板の複屈折の影響が大きくなり、透明基板の面内複屈折量の変動に対する信号変調度の変動が大きくなることが分かった。すなわち、HD DVDでは、透明基板の複屈折の影響が大きくなり、許容できる面内複屈折量の範囲(面内複屈折量の変動に対するマージン)が狭まくなることが分かった。この検証内容を以下に具体的に説明する。

本発明者らの検証実験では、DVDとHD DVDの面内複屈折量に対する3Tピット(短マーク)及びトラッキングエラー信号(DPP:Divided Push Pull signal)の信号振幅変化(変調度変化)を、偏光効果を考慮した再生信号解析により計算した。その結果を図8及び9に示す。図8はDVDの面内複屈折量に対する3T短マーク及びDPP信号の変調度変化の評価結果であり、横軸に面内複屈折量n−n(n:基板の周方向の屈折率、n:基板の半径方向の屈折率)をとり、縦軸には各信号の変調度をとった。また、図9はHD DVDの面内複屈折量に対する3T短マーク及びDPP信号の変調度変化の評価結果である。また、HD DVDにおける回転数に対する面内複屈折量n−nの変化特性についても評価し、その結果を図10に示す。

図8及び9から明らかなように、DVDでは面内複屈折量n−nが±6×10−5程度ばらついても3T短マークの変調度やDPP信号の変動がわずかであるのに対して、HD DVDでは面内複屈折量に対する3T短マークの変調度やDPP信号の変動がDVDの場合より大きくなる。図8及び9の結果から、現在の情報記録媒体の記録再生システムの性能を考慮すると、HD DVDにおいて安定動作を確保するためには、HD DVDの面内複屈折量の変動を±3×10−5以下に抑える必要があることが分かった。

しかしながら、射出成形による樹脂基板の量産の段階において、面内複屈折量が±4×10−5程度ばらつくことが知られており、更には、情報記録媒体を記録再生装置の限界である10000rpm程度で高速回転させると、図10に示すように、面内複屈折量が5×10−5程度増加する。従って、射出成形により発生する面内複屈折量のばらつき及び高速回転で使用した際の面内複屈折量の変化量を考えると、HD DVDにおいて、面内複屈折量の変動を±3×10−5以下に抑えることは実質不可能である。

そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、より簡易な構成の光学素子を用いて複屈折の影響をより効果的に低減し、面内複屈折量の変動に対するマージンを広くすることができる光ピックアップ装置、再生装置(または記録再生装置)並びに複屈折補正板を提供することである。

本発明の第1の態様に従えば、光透過性媒質を有する情報記録媒体の記録面に該光透過性媒質を介して光ビームを照射し、該記録面からの反射光を受光する光ピックアップ装置であって、光源と、上記光源から出射された光ビームを上記記録面に集光する対物レンズと、上記光源と上記対物レンズとの間の光路上に配置された偏光ビームスプリッタと、上記対物レンズと上記偏光ビームスプリッタとの間の光路上に配置され、入射された光ビームの互いに直交する2つの偏光成分間に位相差を与える複屈折補正板とを備え、上記複屈折補正板で生じる上記位相差が上記複屈折補正板の面内の位置により異なることを特徴とする光ピックアップ装置が提供される。

本発明の第1の態様に従う光ピックアップ装置では、上記複屈折補正板の光ビームが入射される面内の上記位相差の分布が、入射される光ビームの中心に対して回転対称であることが好ましい。

本発明者らは、上述した情報記録媒体の透明基板における複屈折の影響を低減させるため鋭意検討を行った。本発明者らの検証によると、複屈折は基板に対して、厚み方向、半径方向及び周方向(トラック方向)の3成分の影響を受けており、この中でも特に、厚み方向の複屈折(断面複屈折)が信号の変調度に大きく影響を与えていることが分かった。すなわち、透明基板の断面複屈折量n−n(ただし、n=(n+n)/2、n:基板の厚み方向の屈折率)を低減させることにより、面内複屈折量n−nの変動に対する信号変調度の変動を小さくすることができることが分かった。ただし、断面複屈折量n−nの値は、量産性が良好な射出成形プロセスでは、材料によりほぼ決まってしまうので、成形プロセスの改良による断面複屈折量の大幅な低減は難しい。

ここで、透明基板の断面複屈折量n−nによる信号変調度への影響について説明する。本発明者らの検証によると、情報記録媒体からの反射光のうち、情報記録媒体の表面に対してほぼ垂直に反射する光は、透明基板の断面複屈折の影響を受けない。しかしながら、情報記録媒体からの反射光のうち、情報記録媒体の表面に対して斜め方向に反射する光は透明基板の断面複屈折の影響を大きく受けることが分かった。

通常、情報記録媒体で用いられる透明基板では、透明基板の厚み方向の屈折率nが面内方向の屈折率nより小さい(断面複屈折が存在する)ので、情報記録媒体の表面に対して斜め反射する光に対する透明基板内の屈折率分布は楕円形状となる。この場合、楕円状の屈折率分布の長径方向が情報記録媒体の表面に対して斜め反射する光に対して遅相軸となる(短径方向は進相軸となる)。それゆえ、情報記録媒体の表面に対して斜め反射する光の長径方向の偏光成分と短径方向の偏光成分との間に位相差が生じる(複屈折が生じる)。

上述のような透明基板の表面に対して斜め方向に反射する光の複屈折が存在すると、3T短マークの変調度やDPP信号の変動が大きくなる。特に、HD DVDのような高密度記録された情報記録媒体では、対物レンズの開口数が大きくなるので、光ビームの絞り量が大きくなり、透明基板の表面に対して斜め方向に反射する光の複屈折の影響(断面複屈折の影響)が大きくなる。そこで、本発明の光ピックアップ装置では、複屈折補正板を通過する光ビームのうち、透明基板の表面に対して斜め反射する光に対して、所定の位相差を生じさせ、その斜め反射する光の複屈折を補償する複屈折補正板を光ピックアップ装置に設けた。

本発明の第2の態様に従えば、光透過性媒質を有する情報記録媒体の記録面に該光透過性媒質を介して光ビームを照射し、該記録面からの反射光を受光する光ピックアップ装置であって、光源と、上記光源から出射された光ビームを上記記録面に集光する対物レンズと、上記光源と上記対物レンズとの間の光路上に配置された偏光ビームスプリッタと、上記対物レンズと上記偏光ビームスプリッタとの間の光路上に配置され、入射された光ビームの互いに直交する2つの偏光成分間に位相差を与える複屈折補正板とを備え、上記複屈折補正板が、中央領域と、該中央領域を取り囲むように設けられた外縁領域とを有し、該中央領域の複屈折量と該外縁領域の複屈折量とが異なること特徴とすることを特徴とする光ピックアップ装置が提供される。

また、本発明の第2の態様に従う光ピックアップ装置では、上記外縁領域の進相軸が上記中央領域を周回する方向に向いていることが好ましい。

本発明の第2の態様に従う光ピックアップ装置では、上記外縁領域が上記中央領域を周回する方向に4つの領域に等分割されていることが好ましい。しかしながら、本発明はこれに限定されず、外縁領域を上記中央領域を周回する方向に5つ以上の領域に分割しても良い。後述する断面複屈折の補償原理からすると、複屈折補正板の外縁領域の進相軸は、理想的には入射される光ビームの周方向になることが好ましいので、外縁領域の分割数はより多い方が好ましい。

本発明の第2の態様に従う光ピックアップ装置では、上記中央領域が正方形状であり、上記外縁領域の進相軸が上記中央領域の外縁に沿った方向を向いていることが好ましい。

本発明の第2の態様に従う光ピックアップ装置では、上記複屈折補正板が、基板と、基板上に設けられた複屈折補正片とを有し、該複屈折補正片が上記外縁領域に設けられていることが好ましい。

上述のように、本発明者らの検証によると、情報記録媒体からの反射光のうち、透明基板の表面に対して斜め方向に反射する光は透明基板の断面複屈折の影響を受けることが分かっている。それに対して、第2の態様に従う光ピックアップ装置では、対物レンズと偏光ビームスプリッタとの間の光路上に配置する複屈折補正板として、通過光に対して複屈折がほとんど生じない(位相差がほぼ0となる)中央領域と、該中央領域を取り囲むように設けられた通過光に対して複屈折を生じさせる(位相差を生じさせる)外縁領域とを有し、該外縁領域の進相軸が中央領域をほぼ周回する方向に向いている複屈折補正板を用いた。なお、ここでいう中央領域で複屈折がほとんど生じないとは、複屈折補正板の中央領域における複屈折量が外縁領域における複屈折量の約1/5以下となるような状態をいう。また、本明細書でいう「複屈折量」とは、進相軸方向の屈折率と、遅相軸方向の屈折率の差のことをいう。例えば、複屈折補正板の外縁領域では、進相軸方向の屈折率と、進相軸に垂直な方向で且つ面内方向(遅相軸)の屈折率との差が、外縁領域の複屈折量となる。すなわち、複屈折補正板の複屈折量とは、面内方向の複屈折量のことである。

複屈折補正板の中央領域は、通過光に対して複屈折がほとんど生じないようにするために、面内方向の屈折率が等方性である材料で形成することが好ましい。そのような材料としては、例えば、溶融石英、光学ガラス等が用い得る。

また、本明細書でいう複屈折補正板の「周回する方向」とは、複屈折補正板の面内方向で且つ中央領域を取り巻く方向のことである。ただし、周回する方向には、中央領域の外縁に沿う方向だけでなく、次のような場合も含まれる。例えば、図3に示した複屈折補正板6では、中央領域(光路差調整板61が形成された領域)を正方形状で形成し、中央領域の外縁の沿う方向(周回する方向)に外縁領域(複屈折補正片62a〜62dが形成された領域)の進相軸63が向いているが、図3に示した複屈折補正板6において中央領域を円形状で形成した場合、すなわち、進相軸63の方向が中央領域の外縁の沿う方向に向いていない領域が存在する場合であっても、外縁領域の進相軸63は複屈折補正板の面内方向で且つ中央領域を取り巻く方向に向いているので、このような場合も進相軸の方向は中央領域を周回する方向に含まれる。

本発明の第2の態様に従う光ピックアップ装置に用いる複屈折補正板では、中央領域の幅が通過する光ビームの径より小さくしているので、情報記録媒体の表面に対して垂直方向に反射される光は複屈折補正板の中央領域を通過し、情報記録媒体の表面に対して斜め方向に反射される光は、複屈折補正板の外縁領域を通過するような構成となっている。従って、本発明の第2の態様に従う光ピックアップ装置に用いる複屈折補正板では、情報記録媒体の基板表面に対して斜め方向に反射される光だけが複屈折補正板で位相補正される。それゆえ、透明基板の断面複屈折の影響を低減することができる。

ここで、本発明の第2の態様の光ピックアップ装置により透明基板の断面複屈折の影響が低減できる原理について簡単に説明する。

通常、射出成形プロセスで作成される円板状透明基板の断面複屈折量はn−n>0となる。すなわち、透明基板の厚み方向の屈折率nが面内方向の平均屈折率nより小さいので、透明基板の屈折率は、例えば、図5中の分布NSのように透明基板の面内方向に伸びた楕円体状の分布となる。それゆえ、例えば、図5中の光L2のように、透明基板の半径方向に斜め反射する光に対して垂直な面内の屈折率は図6(b)の上図のように楕円分布N2となる。

透明基板の半径方向に斜め反射する光L2に垂直な面の透明基板の屈折率分布N2では、図6(b)の上図に示すように、その長径方向の屈折率は透明基板の周方向の屈折率nとなるが、周方向に垂直な方向(短径方向)の屈折率n’は透明基板の周方向の屈折率nより小さくなる。それゆえ、透明基板の半径方向に斜め反射する光L2に対しては、透明基板の遅相軸は周方向(図6(b)の分布N2の長径方向)になる。従って、光L2が透明基板を通過する際には、光L2の周方向の偏光成分の位相がそれに垂直な方向の偏光成分に対して遅れ、光L2の互いに直交する偏光成分間に位相差が生じる。

本発明の第2の態様の光ピックアップ装置では、上述のように2つの偏光成分間に位相差が生じた光L2は対物レンズを介して複屈折補正板の外縁領域に入射される。本発明の第2の態様の光ピックアップ装置では、複屈折位相板の外縁領域の進相軸は複屈折補正板の中央領域を周回する方向に向いており、透明基板の半径方向に斜め反射する光L2が外縁領域を通過する際の外縁領域の進相軸の方向は透明基板の周方向と同じ方向となる、すなわち、光L2が透明基板を通過する際の光L2に対する透明基板の遅相軸と、光L2が複屈折位相板の外縁領域を通過する際の光L2に対する複屈折位相板の遅相軸とが同じ方向となる。それゆえ、透明基板を通過したことで2つの偏光成分間に位相差が生じた光L2が複屈折補正板の外縁領域を通過すると、透明基板を通過した際に位相が遅れた光L2の偏光成分の位相が、その垂直な偏光成分(透明基板を通過した際に位相が進む偏光成分)に対して進む。その結果、透明基板を通過した際に生じた光L2の互いに直交する偏光成分間の位相差が、複屈折補正板で補正することができる。これにより、透明基板の半径方向に斜め反射する光L2の複屈折を補償することができ、等価的に透明基板の断面複屈折量を低減することができる。また、図5中の光L3のように透明基板の周方向に斜め反射する光に対しても同様の原理で複屈折を補償することができる。すなわち、本発明の第2の態様に従う光ピックアップ装置では、上述のように、透明基板に斜め入射する光に対して、透明基板の遅相軸の方向と複屈折補正板の進相軸の方向とをほぼ一致させることにより、透明基板に斜め入射する光の複屈折を補償して透明基板の断面複屈折の影響を低減させる。

本発明では、複屈折補正板の位相補正量(複屈折補正板で生じる偏光成分間の光路差)は、使用する情報記録媒体の光透過性媒質(透明基板)の断面複屈折に応じて適宜設定可能であるが、現在最も使用されているポリカーボネート製の成形基板では10〜40nm程度とすることが好ましく、特に15〜25nm程度とすることが好ましい。この範囲の位相補正量に設定することにより、現在最も使用されているポリカーボネート製の成形基板に対して、断面複屈折の影響を十分低減することができ、現在の記録再生装置でも安定動作が確保することができる。

また、本発明では、複屈折補正板の中央領域の寸法は、入射される光ビームの径、対物レンズの開口数、情報記録媒体の光透過性媒質(透明基板)の材料等応じて適宜設定可能である。なお、HD DVDの仕様で、光透過性媒質として従来のポリカーボネート成形基板を用いた場合には、中央領域の幅を複屈折補正板に入射される光ビームの径の半分程度とすることにより、断面複屈折の影響を十分低減されることが、本発明者らの検証実験により確認されている。

上述した本発明の第2の態様に従う光ピックアップ装置では、従来の液晶補正素子や波長板等の補正機構を備えた光ピックアップ装置のように、駆動中の光ディスクに対して補正機構により複屈折の補正値を変更しながら記録再生を行う必要がなく、予め所定の位相補正量を有する複屈折補正板を設けるだけで、透明基板の断面複屈折の影響を低減でき、光ディスクの面内複屈折量の変動に対するマージンを実質上広げることができる。

本発明の第3の態様に従えば、光透過性媒質を有する情報記録媒体の記録面に該光透過性媒質を介して光ビームを照射し、該記録面からの反射光を受光する光ピックアップ装置であって、光源と、上記光源から出射された光ビームを上記記録面に集光する対物レンズと、入射された光ビームの互いに直交する2つの偏光成分間に位相差を与える複屈折補正板とを備え、上記複屈折補正板が上記対物レンズの上記情報記録媒体側に配置されていることを特徴とする光ピックアップ装置が提供される。

本発明の第4の態様に従えば、光透過性媒質を有する情報記録媒体の記録面に該光透過性媒質を介して光ビームを照射し、該記録面からの反射光を受光する光ピックアップ装置であって、光源と、上記光源から出射された光ビームを上記記録面に集光する対物レンズと、上記対物レンズの上記情報記録媒体側に配置され、入射された光ビームの互いに直交する2つの偏光成分間に位相差を与える複屈折補正板とを備え、上記複屈折補正板の遅相軸が複屈折補正板の厚さ方向に向いていることを特徴とする光ピックアップ装置が提供される。

第4の態様に従う光ピックアップ装置における複屈折の補償原理を図21及び図22を用いて簡単に説明する。

上記本発明の第2の態様の光ピックアップ装置における複屈折の補正原理で説明したように、通常、射出成形プロセスで作製される円板状透明基板の断面複屈折量はn−n>0となるので、透明基板の屈折率の分布は図21(a)に示すように、面内方向に伸びた楕円体状の分布NSとなる。

それゆえ、透明基板の半径方向に斜め反射する光L2に垂直な面の透明基板の屈折率は、図22(b)の上図に示すように、楕円状の分布N2となり、その長径方向の屈折率は透明基板の周方向の屈折率nとなるが、周方向に垂直な方向(第3方向)の屈折率n’は透明基板の周方向の屈折率nより小さくなる。それゆえ、透明基板の半径方向に斜め反射する光L2に対しては、透明基板の遅相軸は周方向(図22(b)の分布NS2の長径方向)になる。従って、光L2が透明基板を通過する際には、光L2の周方向の偏光成分の位相がそれに垂直な方向の偏光成分に対して遅れ、光L2の互いに直交する偏光成分間に位相差が生じる。

本発明の第4の態様の光ピックアップ装置では、上述のように2つの偏光成分間に位相差が生じた光L2が、対物レンズと情報記録媒体との間に設けられた複屈折補正板に入射される。この際、光L2は、図21(a)に示すように、複屈折補正板の第1方向(透明基板の半径方向)から斜め入射する。本発明の第4の態様の光ピックアップ装置では、複屈折補正板は、その厚み方向が遅相軸となる、すなわち、複屈折補正板の厚み方向の屈折率nが面内方向の平均屈折率n(n,n)より大きいので、複屈折補正板の屈折率は図21(b)に示すように、厚さ方向に伸びた楕円体状の分布NPとなる。

それゆえ、複屈折補正板の第1方向(透明基板の半径方向)から斜め入射した光L2に対して垂直な面の複屈折補正板の屈折率は図22(b)の下図のような楕円状の分布NP2となり、第2方向(透明基板及の周方向に対応する)の屈折率nがそれに垂直な方向(図22(b)中の第1’方向)の屈折率n’より小さくなる。それゆえ、透明基板からその半径方向に反射される光L2が複屈折補正板に入射されると、その光L2に対して複屈折補正板の進相軸は第2方向になる。この場合、光L2が透明基板を通過する際の光L2に対する透明基板の遅相軸と、光L2が複屈折位相板を通過する際の光L2に対する複屈折位相板の進相軸とが同じ方向となる。

従って、2つの偏光成分間に位相差が生じた光L2が複屈折補正板を通過すると、透明基板を通過した際に位相が遅れた光L2の第2方向の偏光成分の位相が、その垂直な偏光成分(透明基板を通過した際に位相が進む偏光成分)に対して進む。その結果、透明基板を通過した際に生じた光L2の互いに直交する偏光成分間の位相差が、複屈折補正板で補正することができる。これにより、透明基板の半径方向に斜め反射する光L2の複屈折を補償することができ、等価的に透明基板の断面複屈折量を低減することができる。また、本発明の複屈折補正板では、図21(a)中の光L3のように透明基板の周方向に斜め反射する光に対しても同様の原理で複屈折を補償することができる。すなわち、本発明の第4の態様に従う光ピックアップ装置では、上述のように、透明基板に斜め入射する光に対して、透明基板の遅相軸の方向と複屈折補正板の進相軸の方向とを一致させることにより、透明基板に斜め入射する光の複屈折を補償して透明基板の断面複屈折の影響を低減させている。

それゆえ、本発明の第4の態様に従う光ピックアップ装置においても、従来の液晶補正素子や波長板等の補正機構を備えた光ピックアップ装置のように、駆動中の光ディスクに対して補正機構により複屈折の補正値を変更しながら記録再生を行う必要がなく、予め複屈折補正板の厚さ方向に遅相軸が向くようにするだけで、透明基板の断面複屈折の影響を低減でき、光ディスクに対する面内複屈折量のマージンを実質上広げることができる。

本発明の第4の態様に光ピックアップ装置では、上記複屈折補正板が、基板と、基板上に設けられた複屈折板とを有し、該複屈折板の厚さ方向の屈折率と面内方向の屈折率との差をΔnとし、該複屈折板の厚さをtとしたとき、180nm≦Δn×t≦300nmを満たすことが好ましい。パラメータΔn×t値の範囲を上記範囲に設定することにより、現在最も使用されているポリカーボネート製の成形基板に対して、十分に断面複屈折の影響を低減することができ、現在の記録再生装置でも安定動作が確保される。

本発明の光ピックアップ装置では、上記光源から出射される光ビームの波長が430nm以下であることが好ましい。本発明に用いる光源としては、青色波長以下の短波長を有する光を射出する光源が好ましい。なお、現在、市場に提供されている青色レーザの中で、最も長い波長は430nm程度である。

本発明の光ピックアップ装置では、上記対物レンズの開口数が0.6以上であることが好ましい。本発明の光ピックアップ装置は、HD DVDのように高記録密度の媒体の装置として好適であり、そのような装置では、記録密度の増大とともに対物レンズの開口数NAも大きくなることが一般的である。従来のDVDの仕様ではNA=0.6であるが、HD DVDの仕様ではNA=0.65である。今後更なる高記録密度化が図られれば、さらに対物レンズの開口数NAも大きくなることが予測される。

本発明の光ピックアップ装置では、上記光透過性媒質の面内方向の屈折率nと厚み方向の屈折率nとの差n−nが2×10−4以上の値であることが好ましい。特に、上記光透過性媒質がポリカーボネート製の成形基板であることが好ましい。

本発明の第5の態様に従えば、光透過性媒質を有する円板状情報記録媒体の記録面に該光透過性媒質を介して光ビームを照射し、該記録面からの反射光を受光して情報を再生装置であって、上記第1〜第4の態様のいずれかに従う光ピックアップ装置と、上記円板状情報記録媒体を回転駆動するための回転装置とを備える再生装置が提供される。

なお、本明細書でいう「再生装置」とは、再生動作のみを行う装置に限らず、再生及び記録動作を行う装置のことを意味する。

本発明の再生装置では、上記回転装置の最高回転数が6000rpm以上であることが好ましい。本発明の再生装置を用いて、円板状情報記録媒体の最高回転数が6000rpm以上とした場合には、高転送レートの再生が可能となる。また、本発明者らの検証によると、媒体が回転した際の遠心力による面内複屈折量の変化の影響が無視できなくなる回転数の下限が回転数6000rpmであり、この回転数以下では、遠心力による面内複屈折量の変化は、成形プロセスにより発生する面内複屈折量に対して無視できる程度になる。

本発明の第6の態様に従えば、入射された光ビームの互いに直交する2つの偏光成分間に位相差を与える複屈折補正板であって、中央領域と、上記中央領域を取り囲むように設けられた外縁領域とを備え、上記中央領域の複屈折量と上記外縁領域の複屈折量とが異なることを特徴とする複屈折補正板が提供される。

本発明の第6の態様に従う複屈折補正板では、上記外縁領域の進相軸が上記中央領域を周回する方向に向いていることが好ましい。

本発明の第6の態様に従う複屈折補正板では、上記中央領域の幅が入射される光ビームの径の半分であることが好ましい。また、本発明の第6の態様に従う複屈折補正板では、上記外縁領域が上記中央領域を周回する方向に4つの領域に等分割されていることが好ましい。さらに、本発明の第6の態様に従う複屈折補正板では、上記中央領域が正方形状であり、上記外縁領域の進相軸が上記中央領域の外縁に沿った方向を向いていることが好ましい。

本発明の第6の態様に従う複屈折補正板では、上記複屈折補正板が、基板と、基板上に設けられた複屈折板とを備え、該複屈折板が上記外縁領域に設けられていることが好ましい。また、本発明の第6の態様に従う複屈折補正板では、上記複屈折板が水晶であることが好ましい。

本発明の第7の態様に従えば、入射された光ビームの互いに直交する2つの偏光成分間に位相差を与える複屈折補正板において、上記複屈折補正板の遅相軸が複屈折補正板の厚さ方向に向いていることを特徴とする複屈折補正板が提供される。

本発明の第7の態様に従う複屈折補正板では、上記複屈折補正板が、基板と、基板上に設けられた複屈折板とを備え、該複屈折板の厚さ方向の屈折率と面内方向の屈折率との差をΔnとし、該複屈折板の厚さをtとしたとき、180nm≦Δn×t≦300nmを満たすことが好ましい。また、本発明の第7の態様に従う複屈折補正板では、上記複屈折板が水晶であることが好ましい。

上述のように、本発明の光ピックアップ装置、再生装置及び複屈折補正板では、予め複屈折補正板の外縁領域の屈折率を適宜調整するだけで、あるいは、複屈折補正板の遅相軸を厚さ方向に向けるだけで、透明基板に対して斜め入射する光及び斜め反射する光の複屈折を補償して透明基板の断面複屈折の影響を低減させることができ、光ディスクの面内複屈折量の変動に対するマージンを広げることができる。

また、本発明の光ピックアップ装置、再生装置及び複屈折補正板は、予め複屈折補正板の外縁領域の屈折率を適宜調整するだけで、あるいは、複屈折補正板の遅相軸を厚さ方向に向けるだけで、透明基板に対して斜め入射する光及び斜め反射する光の複屈折を補償して透明基板の断面複屈折の影響を低減させることができるので、従来の光ピックアップ装置のように液晶補正素子や波長板等の補正機構で複屈折を無くす方向に位相差の補正値を変更しながら記録再生を行う必要がないので、より簡易な構成にすることができる。

また、本発明の再生装置において、円板状情報記録媒体の最高回転数が6000rpm以上とした場合には、高転送レートの記録再生が可能となる。

図1は、実施例1で用いた光ピックアップ装置の概略構成を示した側面図であり、図2中のB−B断面を示した図である。 図2は、実施例1で用いた光ピックアップ装置の概略構成を示した上面図であり、図1中のA−A断面を示した図である。 図3は、実施例1で用いた複屈折補正板の斜視図である。 図4は、実施例1で用いた複屈折補正板の上面図である。 図5は、実施例1で用いた複屈折補正板で複屈折を補償する原理を説明するための図である。 図6(a)〜(c)は、実施例1で用いた複屈折補正板で複屈折を補償する原理を説明するための図である。 図7は、実施例1で用いた光検出器の回路図である。 図8は、従来のDVD検出光学系における複屈折による信号振幅特性である。 図9は、従来のHD DVD検出光学系における複屈折による信号振幅特性である。 図10は、HD DVDにおける遠心力の面内複屈折量への影響を示した図である。 図11は、断面複屈折量が6×10−4のHD DVDに対して、実施例1の光ピックアップ装置を適用した場合の面内複屈折量に対する3Tマークの変調度の変化を示した図である。 図12は、断面複屈折量が6×10−4のHD DVDに対して、実施例1の光ピックアップ装置を適用した場合の面内複屈折量に対するDPP信号の変調度の変化を示した図である。 図13は、断面複屈折量が4×10−4のHD DVDに対して、実施例1の光ピックアップ装置を適用した場合の面内複屈折量に対する3Tマークの変調度の変化を示した図である。 図14は、断面複屈折量が4×10−4のHD DVDに対して、実施例1の光ピックアップ装置を適用した場合の面内複屈折量に対するDPP信号の変調度の変化を示した図である。 図15は、断面複屈折量が2×10−4のHD DVDに対して、実施例1の光ピックアップ装置を適用した場合の面内複屈折量に対する3Tマークの変調度の変化を示した図である。 図16は、断面複屈折量が2×10−4のHD DVDに対して、実施例1の光ピックアップ装置を適用した場合の面内複屈折量に対するDPP信号の変調度の変化を示した図である。 図17は、実施例2で用いた光ピックアップ装置の概略構成を示した側面図であり、図18中のB’−B’断面を示した図である。 図18は、実施例2で用いた光ピックアップ装置の概略構成を示した上面図であり、図17中のA’−A’断面を示した図である。 図19は、実施例2で用いた複屈折補正板の斜視図である。 図20は、実施例2で用いた複屈折補正板の断面図である。 図21(a)及び(b)は、実施例2で用いた複屈折補正板で複屈折を補償する原理を説明するための図である。 図22(a)〜(c)は、実施例2で用いた複屈折補正板で複屈折を補償する原理を説明するための図である。 図23は、断面複屈折量が6×10−4のHD DVDに対して、実施例2の光ピックアップ装置を適用した場合の面内複屈折量に対する3Tマークの変調度の変化を示した図である。 図24は、断面複屈折量が6×10−4のHD DVDに対して、実施例2の光ピックアップ装置を適用した場合の面内複屈折量に対するDPP信号の変調度の変化を示した図である。 図25は、断面複屈折量が4×10−4のHD DVDに対して、実施例2の光ピックアップ装置を適用した場合の面内複屈折量に対する3Tマークの変調度の変化を示した図である。 図26は、断面複屈折量が4×10−4のHD DVDに対して、実施例2の光ピックアップ装置を適用した場合の面内複屈折量に対するDPP信号の変調度の変化を示した図である。 図27は、断面複屈折量が2×10−4のHD DVDに対して、実施例2の光ピックアップ装置を適用した場合の面内複屈折量に対する3Tマークの変調度の変化を示した図である。 図28は、断面複屈折量が2×10−4のHD DVDに対して、実施例2の光ピックアップ装置を適用した場合の面内複屈折量に対するDPP信号の変調度の変化を示した図である。

符号の説明

1 光源
2 コリメートレンズ
3 複合プリズム
4 λ/4板
5 立ち上げレンズ
6,6’ 複屈折補正板
7 レンズホルダー
8 対物レンズ
9 シリンドリカルレンズ
10 集光レンズ
11 光検出器
20 円板状情報記録媒体
21 記録面
61 光路差調整板
62a,62b,62c,62d 複屈折補正片
62’ 複屈折板
63 進相軸
100,200 光ピックアップ装置

以下に、本発明の光ピックアップ装置、再生装置及び複屈折補正板について、具体的に実施例を挙げて説明するが、本発明はこれに限定されない。

[光ピックアップ装置]
実施例1の光ピックアップ装置の概略構成を図1及び2に示した。なお、図1は、図2中のB−B断面を示した図であり、図2は、図1中のA−A断面を示した図である。

実施例1の光ピックアップ装置100は、図1及び2に示すように、主に、波長405nmの光ビームを射出する半導体レーザ1(光源)と、コリメートレンズレンズ2と、複合プリズム3(偏光ビームスプレッタ)と、λ/4板4と、立ち上げミラー5と、複屈折補正板6と、対物レンズ8と、対物レンズを保持するレンズホルダー7と、シリンドリカルレンズ9と、集光レンズ10と、光検出器11とから構成される。この例では、複屈折補正板6は、図1に示すように、複合プリズム3と対物レンズ8との間の光路上に配置され、レンズホルダー7で支持されている。なお、複屈折補正板6以外の構成素子及び装置は、従来の光ピックアップ装置で使用されるものと同じものを用いた。それゆえ、ここでは、複屈折補正板6以外の構成素子及び装置の説明は省略する。

この例の複屈折補正板6の概略構成を図3及び4に示した。複屈折補正板6は、図3に示すように、正方形状の板状部材である基板60と、基板60の一方の表面に設けられた光路差調整板61及び4つの複屈折補正片62a〜62dとから構成した。基板60は、溶融石英で形成し、その厚さは1mmとした。そして、光路差調整板61及び4つの複屈折補正片62a〜62dは、水晶で形成した。また、図3に示すように、光路差調整板61の表面形状は正方形とし、各複屈折補正片の表面形状は全て同じとし、台形とした。そして、各複屈折補正片の進相軸63が各複屈折補正片の長手方向に向くように形成した。なお、複屈折補正片としては、水晶以外に、ニオブ酸リチウム、高分子膜(例えば、圧延で作製されたポリイミドフィルム)等が用い得る。

この例では、光路差調整板61及び各複屈折補正片62a〜62dを、形状が同じで且つ進相軸の方向が互いに直交する2枚の水晶板を貼り合わせることにより形成した。具体的には、次のようにして光路差調整板61及び各複屈折補正片62a〜62dを作製した。まず、1軸異方性を有する人工合成石英結晶を、異方性軸に沿って、厚み0.31mm、縦横それぞれ10mm、40mmなるように石英板を切り出した。次いで、切り出した石英板をその厚みが0.30mmになるまで研磨した。次いで、研磨した石英板を一片が約10mm角になるように4等分し、4枚の水晶板を作製した。

次いで、切り出した4枚のうち2枚の水晶板を異方性軸が互いに直交するように貼り合わせた。次いで、貼り合わせた水晶板の位相補正量が0nm(複屈折量がほぼ0)となるように、既知の複屈折測定装置で計測しながら、貼り合わせた水晶板の片面を研磨した。次いで、研磨済みの貼り合わせ水晶板から一片が1.6mmの正方形状の板状部材を切り出した。これにより、この例の光路差調整板61を得た。

また、切り出した4枚のうち残りの2枚の水晶板を用いて、各複屈折補正片62a〜62dを次のようにして作製した。まず、2枚の水晶板を異方性軸が互いに直交するように貼り合わせた。次いで、貼り合わせた水晶板の位相補正量が20nm(複屈折量が0.00956:後述する図6(b)及び(c)の下図中のn’−n及びn’−nに対応)となるように、既知の複屈折測定装置で計測しながら、貼り合わせた水晶板の片面を研磨した。より具体的には、貼り合わせた2枚の水晶板の厚さ差が約2μm程度となるように研磨した。次いで、研磨済みの貼り合わせ水晶板から上底1.6mm、下底4.8mm、高さ1.6mmでかつ進相軸が台形の上底及び下底と平行なるような板状部材を少なくとも4枚以上に切り出した。これにより、この例の複屈折補正片62a〜62dを得た。

次いで、上述のようにして作製された4つの複屈折補正片62a〜62dを、図3に示すように、複屈折補正片の長手方向の端部同士が接触するように基板60上に設けた。そして、4つの複屈折補正片62a〜62dで画成された正方形状の領域に光路差調整板61を嵌め込んだ。なお、この例では、光学用UV接着剤により光路差調整板61及び複屈折補正片62a〜62dを基板60上に取り付けた。その結果、図3に示すように、複屈折補正板6の中央には、光路差調整板61により複屈折量がほぼ0である中央領域が形成され、その周囲には複屈折補正片62a〜62dからなる外縁領域が形成される。このようにして、中央領域と外縁領域とで複屈折量が異なる複屈折補正板6を作製した。さらに、この例では、外縁領域の位相補正量が40nm(複屈折量が0.01912)となる複屈折補正板6も上記作製方法と同様にして作製した。

なお、外縁領域を構成する各複屈折補正片の進相軸63は各複屈折補正片の長手方向に向いているので、この例の複屈折補正板6では、図3に示すように、外縁領域の進相軸63が中央領域(光路差調整板61)の外縁に沿う方向、すなわち、中央領域を周回する方向に向く。なお、複屈折補正板6の外縁領域を通過する光ビームは複屈折により、光ビームの互いに直交する2つの偏光成分間に所定の位相差が生じるが、中央領域には位相補正量が0nmの光路差調整板61が設けられているので、中央領域で生じる位相差はほぼ0になる。すなわち、この例の複屈折補正板6では、複屈折補正板6を通過する光ビーム32に対して生じる2つの偏光成分間の位相差の面内分布は、光ビーム32の中心に対して回転対称となる。

また、この例では、図4に示すように、複屈折補正板6の中央領域の幅aが、複屈折補正板6に入射される光ビーム32の径(2a)の半分となるようにした。より具体的には、この例では、複屈折補正板6に入射される光ビーム32の径は3.2mm程度であるので、複屈折補正板6の中央領域の幅aが、1.6mmとなるように光路差調整板61及び4つの複屈折補正片62a〜62dを形成した。

また、この例の光路差調整板61は、外縁領域と中央領域とを通過する光間の光路差を無くすために設けられたものであり、中央領域と外縁領域の表面高さが同じになるようにした。さらに、この例の複屈折補正板6では、水分の影響を避けるために、複屈折補正片62a〜62dが形成されている側の面上にガラス基板を設けても良い。

[光ピックアップ装置の動作]
次に、この例の光ピックアップ装置100の動作を説明する。半導体レーザ1から出射したレーザ光30(直線偏光の光ビーム)はコリメートレンズ2で平行光31に変換され複合プリズム3に入射される。平行光31は複合プリズム3で屈折されることによりほぼ円形の光ビームに変換される。その後、偏光機能膜3aを等価した後、λ/4板4を透過し、円偏光の光ビーム32に変換される。その後、光ビーム32は、立ち上げミラー5により光路を変更され、複屈折補正板6を透過する。

そして、複屈折補正板6を透過した光ビーム32は、対物レンズ8により、円板状情報記録媒体20の記録面21に集光される。なお、対物レンズ8は、従来の光ピックアップ装置と同様に、レンズホルダー7により支持されており、レンズホルダー7を電磁力(不図示)で駆動され、円板状情報記録媒体20の記録面21の所定の位置にレーザースポットが集光するようにレンズ位置が制御される。なお、この際、複屈折補正板6がレンズホルダー7に支持されているので、複屈折補正板6も対物レンズ8と一緒に移動する。

円板状情報記録媒体20の記録面21で反射された光ビームは、対物レンズ8で再び略平行光に変換され、複屈折補正板6、立ち上げミラー5、λ/4板4を経て複合プリズム3に入射される。次いで、複合プリズム3に入射された光ビームは、複合プリズム3の偏光機能膜3aで反射されシリンドリカルレンズ9、集光レンズ10を経て、光検出器11に至る。光検出器11は図7で示される様な構成になっており、既知の光検出器の構成と同じである。すなわち、光検出器11は、4分割されており、非点収差方式によりフォーカスエラー信号、プッシュ方式によりトラッキングエラーが検出可能な構成となっており、さらに既知の構成すなわち和信号でプッシュプル信号を正規化するDPP信号(Divided Push Pull signal)を得る構成となっている。

[複屈折の補正原理]
次に、本実施例の複屈折補正板6による複屈折の補正原理を、図5及び6を参照しながら説明する。なお、下記説明では、透明基板からの反射光に対して複屈折が補正される原理を説明するが、透明基板への入射光に対しても同様の原理で複屈折が補正される。

図5は、複屈折補正板6と円板状情報記録媒体20との間を往来する光ビームと、円板状情報記録媒体20の透明基板の屈折率との関係を示した図であり、図5中の上図に示した楕円体NSは、円板状情報記録媒体20の透明基板(ポリカーボネート基板)内の屈折率の分布を示している。通常、射出成形プロセスで作製されるポリカーボネート製の透明基板では、半径方向の屈折率nと周方向の屈折率nとは、ほぼ同じ値(n≒n)となり、透明基板の厚み方向の屈折率nは、面内方向の平均屈折率n(=(n+n)/2)より小さくなるので、透明基板の屈折率は、図5の上図に示すように透明基板の面内方向に延びた楕円体状の分布NSとなる。

また、図5中の下図の複屈折補正板6に記載した第1方向は、透明基板及び対物レンズ8の半径方向に対応する方向であり、第2方向は透明基板及び対物レンズ8の周方向(トラック方向)に対応する。

最初に、透明基板の表面に対してほぼ垂直に反射される光L1について説明する。まず、光L1は、透明基板の表面に対してほぼ垂直な方向に反射されるので、光L1の反射方向に垂直な面の透明基板内の屈折率N1は、図6(a)のようになる。この場合、光L1に対する透明基板の屈折率N1では、図6(a)に示すように、半径方向の屈折率nと周方向の屈折率nとはほぼ同じ値(n≒n)となるので、光L1が透明基板を通過した際には、光L1の半径方向の偏光成分と周方向の偏光成分との間に位相差がほとんど生じない。なお、ここでいう位相差がほとんど生じないとは、後述する光L2に対して発生する位相差に比べて位相差が小さいという意味であり、透明基板の成形条件により半径方向の屈折率nと周方向の屈折率nとの差が多少発生し、それにより多少位相差が発生する場合も含む意味である。

次いで、透明基板の表面に対してほぼ垂直に反射された光L1は、図5に示すように、対物レンズ8の中央を通過して複屈折補正板6の中央領域に入射される。中央領域に設けられた光路差調整板61ではほとんど複屈折が生じない(複屈折量≒0)ので、光L1が複屈折補正板6を通過した際には、光L1の第1方向(透明基板の周方向に対応)の偏光成分と第2方向(透明基板の半径方向に対応)の偏光成分との間に位相差は生じない。すなわち、透明基板の表面に対してほぼ垂直に反射される光L1に対しては、複屈折は生じない。

次に、透明基板からその半径方向に斜め反射する光L2について説明する。上述のように、成形プロセスで作製される円板状情報記録媒体の透明基板の断面複屈折量はn−n>0となる(透明基板の厚み方向の屈折率nが面内方向の平均屈折率nより小さい)ので、透明基板の屈折率NSは、図5の上図に示したように面内方向に延びた楕円体状の分布となる。それゆえ、光L2の反射方向に垂直な面の透明基板内の屈折率N2は、図6(b)の上図に示すように、楕円状となり長径方向(周方向)の屈折率は透明基板の周方向の屈折率nとなるが、周方向に垂直な方向(図6(b)上図中の第3方向)の屈折率n’は透明基板の半径方向の屈折率nより小さくなる。それゆえ、透明基板の半径方向に斜め反射する光L2に対しては、透明基板の遅相軸は周方向になる。従って、光L2が透明基板を通過する際には、光L2の周方向の偏光成分の位相が、それに垂直な方向(第3方向)の偏光成分に対して遅れ、光L2の互いに直交する2つの偏光成分間に位相差が生じる。

次いで、2つの偏光成分間に位相差が生じた光L2は、図5に示すように、対物レンズ8を介して複屈折補正板6の外縁領域の複屈折補正片62aに入射される。この際、光L2は複屈折補正板6の表面に対してほぼ垂直に入射される。この例の複屈折補正板6では、入射光に対する外縁領域の進相軸63は、複屈折補正板6の中央領域を周回する方向に向いているので、外縁領域の複屈折補正片62aに入射される光L2に対する進相軸63の方向は、光L2が透明基板を通過する際の透明基板の遅相軸の方向(周方向)と同じ方向となる。従って、透明基板で2つの偏光成分間に位相差が生じた光L2が複屈折補正板6の外縁領域の複屈折補正片62aを通過すると、透明基板を通過した際に位相が遅れた光L2の偏光成分の位相が、その垂直な偏光成分(透明基板を通過した際に位相が進んでいる偏光成分)に対して進む。その結果、透明基板を通過した際に生じた光L2の互いに直交する偏光成分間の位相差が、複屈折補正板6で補正することができる。これにより、透明基板の半径方向に斜め反射する光L2の複屈折を補償することができ、等価的に透明基板の断面複屈折量を低減することができる。

次に、透明基板からその周方向に斜め反射する光L3について説明する。上述のように、成形プロセスで作製される円板状情報記録媒体の透明基板の屈折率は、図5の上図に示すように、面内方向に延びた楕円体状の分布NSとなる。それゆえ、光L3の反射方向に垂直な面の透明基板内の屈折率は、図6(c)の上図に示すように、楕円状となり長径方向(半径方向)の屈折率は透明基板の半径方向の屈折率nとなるが、半径方向に垂直な方向(図6(c)上図中の第4方向)の屈折率n’は透明基板の周方向の屈折率nより小さくなる。それゆえ、透明基板の周方向に斜め反射する光L3に対しては、透明基板の遅相軸は半径方向になる。従って、光L3が透明基板を通過する際には、光L3の半径方向の偏光成分の位相がそれに垂直な方向(第4方向)の偏光成分に対して遅れ、光L3の互いに直交する2つの偏光成分間に位相差が生じる。

次いで、2つの偏光成分間に位相差が生じた光L3は、図5に示すように、対物レンズ8を介して複屈折補正板6の外縁領域の複屈折補正片62dに入射される。この際、光L3は複屈折補正板6の表面に対してほぼ垂直に入射される。この際、外縁領域の複屈折補正片62dに入射される光L3に対する外縁領域の進相軸63の方向は、光L3が透明基板を通過する際の透明基板の遅相軸の方向(半径方向)と同じ方向となる。従って、透明基板で2つの偏光成分間に位相差が生じた光L3が複屈折補正板6の外縁領域の複屈折補正片62dを通過すると、透明基板を通過した際に位相が遅れた光L3の偏光成分の位相が、その垂直な偏光成分(透明基板を通過した際に位相が進んでいる偏光成分)に対して進む。その結果、透明基板を通過した際に生じた光L3の互いに直交する偏光成分間の位相差が、複屈折補正板6で補正することができる。これにより、透明基板の半径方向に斜め反射する光L3の複屈折を補償することができ、等価的に透明基板の断面複屈折量を低減することができる。

本実施例では、上述のように、透明基板の表面に対して斜め反射する光に対して、透明基板の遅相軸の方向と複屈折補正板の進相軸の方向とをほぼ一致させることにより、透明基板の表面に対して斜め反射する光の複屈折を補償して透明基板の断面複屈折の影響を低減している。

[評価実験]
この例の評価実験では、まず、種々の断面複屈折量を有するHD DVDを本実施例の光ピックアップ装置に装着した場合の面内複屈折量に対する3T短ピット変調度の変化及びDPP信号の変調度変化を偏光解析により計算した。

断面複屈折量6×10−4を有するHD DVDに対する評価結果を図11及び12に示した。また、断面複屈折量4×10−4を有するHD DVDに対する評価結果を図13及び14に示した。さらに、断面複屈折量2×10−4を有するHD DVDに対する評価結果を図15及び16に示した。なお、図11〜16中の実線で示した特性が、複屈折補正板を用いなかった場合の結果であり、一点鎖線で示した特性が複屈折補正板での位相補正量を20nmとした場合(複屈折補正板の外縁領域の複屈折量を0.00956とした場合)の結果であり、そして、破線で示した特性が複屈折補正板での位相補正量を40nmとした場合(複屈折補正板の外縁領域の複屈折量を0.01912とした場合)の結果である。また、図11,13及び15が面内複屈折量に対する3T短ピット変調度の変化を表した図であり、図12,14及び16が面内複屈折量に対するDPP信号の変調度変化を表した図である。なお、図11〜16中の横軸にとった面内複屈折量には、遠心力による面内複屈折量の変化量は含まれていない。

図11〜16の結果から明らかなように、本実施例の複屈折補正板を対物レンズと複合プリズム(λ/4板)の間の光路上に設けることにより、面内複屈折量が変化したときの3T短ピット変調度の変化およびDPP信号の変調度変化を低減することができることが分かった。すなわち、本実施例の複屈折補正板を用いて、透明基板の表面に対して斜め反射(または入射)する光の複屈折を補正することにより、透明基板の断面複屈折の影響を低減することができ、許容できる面内複屈折量の変動のマージンを実質上広げることができることが分かった。

また、図11〜16の結果から明らかなように、複屈折補正板の位相補正量を20nm程度にすることにより、断面複屈折量2×10−4〜6×10−4のいずれのHD DVDに対しても、複屈折補正板の位相補正量を変えることなく、3T短ピット変調度の変化およびDPP信号の変調度変化を十分低減することができることが分かった。従って、本実施例の構成の光ピックアップ装置では、その構成をより簡易な構成にすることができ、また、本実施例の構成の光ピックアップ装置を採用することにより、幅広く様々な情報記録媒体(様々な面内複屈折量を有する情報記録媒体)に適応可能な光情報記録再生システムが構築出来ることが分かった。

また、この例では、断面複屈折量が約2×10−4、4×10−4及び6×10−4となるHD DVDを実際にそれぞれ作製し、さらに、各断面複屈折量のHD DVDにおいて、内周から外周にかけて面内複屈折量を約−4.0×10−5〜4.0×10−5に変化させたHD DVDを作製した。すなわち、断面複屈折量と面内複屈折量の組み合わせの異なる種々のHD DVDを作製した。なお、透明基板の断面複屈折量は射出成形時の金型温度を調整することと、その後の基板ベーク温度を変えることにより調整した。また、面内複屈折量は射出成形時の溶融樹脂の射出速度、金型保持時間を調節することにより調整した。

上述のようにして作製した種々のHD DVDをこの例の光ピックアップ装置に装着して面内複屈折量に対する3T短ピット変調度の変化及びDPP信号の変調度変化を測定した。なお、この実験は、上記偏光解析と同様に、複屈折補正板を用いない場合、複屈折補正板の位相補正量を20nmとした場合、そして、複屈折補正板の位相補正量を40nmとした場合についてそれぞれ行った。また、この実験では、HD DVDの回転数は600rpm〜1800rpmとし、遠心力に起因する面内複屈折量の変動がほとんど無視できる条件で実験を行った。この測定結果も図11〜16中に示した。図11〜16中の白抜き丸印が、複屈折補正板を用いなかった場合の結果であり、白抜き三角印が複屈折補正板での位相補正量を20nmとした場合の結果であり、そして、白抜き四角印が複屈折補正板での位相補正量を40nmとした場合の結果である。

図11〜16の結果から明らかなように、実際に作製したHD DVDの測定点は、偏光解析により得られた特性上(図11〜16の実線、一点鎖線及び破線上)にほぼ乗っている。すなわち、偏光解析(シミュレーション解析)及び実際に作製したHD DVDの測定結果の両方の評価結果から、本実施例の複屈折補正板を用いることにより、透明基板の断面複屈折の影響を低減することができ、許容できる面内複屈折量の変動のマージンを実質上広げることができることが確認できた。

また、本実施例の上記評価結果から明らかなように、面内複屈折量が±6×10−5程度変化しても、3T短ピット変調度の変化およびDPP信号の変調度変化が小さいので、円板状情報記録媒体を回転数6000rpm以上で回転させて遠心力により面内複屈折量が2×10−5程度変動しても問題無く使用可能である。実際に、HD DVDを6000rpm以上の回転数で回転させても、問題なく情報の記録再生が可能であった。

上記実施例1では、複屈折補正板6の中央領域(光路差調整板61)を正方形状としたが、本発明はこれに限定されず、中央領域の形状を、例えば、円形、多角形等にしても良い。また、上記実施例1では、複屈折補正板6の外縁領域を4つの複屈折補正片62a〜62dで形成した例、すなわち、外縁領域を中央領域を周回する方向に4分割した例を説明したが、本発明はこれに限定されず、5分割以上に分割しても良い。

また、上記実施例1では、基板上に複屈折補正片を設けた複屈折補正板の例を説明したが、本発明はこれに限定されない。基板自体に中央領域と外縁領域を設け、外縁領域の進相軸が中央領域を周回する方向に向いているような構造の複屈折補正板を用いても良い。このような複屈折補正板は、例えば、次のようにして作製することが可能である。まず、透明基板の成形プロセスで、溶融樹脂を周方向に射出成形して周方向に進相軸が向いた透明基板を成形し、その後、透明基板の中央部をくりぬき、くりぬかれた部分に複屈折の小さい透明部材(例えば、ガラス部材、アクリル部材等)を嵌め込むことにより、上述のような構成の複屈折補正板を得ることができる。

[光ピックアップ装置]
実施例2の光ピックアップ装置の概略構成を図17及び18に示した。なお、図17は、図18中のB’−B’断面を示した図であり、図18は、図17中のA’−A’断面を示した図である。

実施例2の光ピックアップ装置200は、図17及び18に示すように、主に、波長405nmの光ビームを射出する半導体レーザ1(光源)と、コリメートレンズレンズ2と、複合プリズム3(偏光ビームスプレッタ)と、λ/4板4と、立ち上げミラー5と、複屈折補正板6’と、対物レンズ8と、対物レンズ8を保持するレンズホルダー7と、シリンドリカルレンズ9と、集光レンズ10と、光検出器11とから構成される。この例では、複屈折補正板6’は、図17に示すように、対物レンズ8と円板状情報記録媒体20との間の光路上に配置され、レンズホルダー7で支持されている。なお、複屈折補正板6’以外の構成素子及び装置は、従来の光ピックアップ装置で使用されるものと同じものを用いた。それゆえ、ここでは、複屈折補正板6’以外の構成素子及び装置の説明は省略する。

この例の複屈折補正板6’の概略構成を図19及び20に示した。この例の複屈折補正板6’は、図19に示すように、正方形状の板状部材である基板60’と、基板60’の一方の表面に設けられた複屈折板62’とから構成した。基板60’には、厚み0.3mmの複屈折の小さな光学ガラスを用いた。複屈折板62’には水晶を用い、図20に示すように、接着剤64(光学用UV接着剤)を介して基板60’上に貼り付けた。

この例の複屈折板62’では、図19に示すように、面内の第1方向(後述するように、この方向は円板状情報記録媒体20の半径方向に対応する)の屈折率nと、面内の第2方向(後述するように、この方向は円板状情報記録媒体20の周方向に対応する)の屈折率nがほぼ同じであり、厚み方向(図19中の第3方向)の屈折率nが面内方向の平均屈折率n(=(n+n)/2)より大きくなる水晶板を用いた。すなわち、遅相軸が厚み方向に向いている(1軸異方性)の水晶板を用いた。このような水晶板は、人工合成石英の結晶の異方性軸が水晶板の表面と垂直になるように切り出し、その後研磨することにより作製することができる。なお、複屈折板62’としては、水晶以外に、ニオブ酸リチウムの結晶、フッ化マグネシウムの結晶等が用い得る。

この例の複屈折補正板6’は次のようにして作製した。まず、遅相軸が厚み方向に向いている(1軸異方性)の複屈折板62’を上述した方法により作製して用意した。なお、この例では、波長405nmにおいて厚み方向の屈折率nが1.5667であり、面内方向の屈折率n(n,n)が1.55714である水晶板を複屈折板62’として用いた。それゆえ、複屈折板62’の厚み方向の屈折率nと面内の平均屈折率nとの差、すなわち、複屈折補正片62’の断面複屈折の大きさΔn(断面複屈折量)は0.00956となる。次いで、複屈折板62’を光学ガラス60’上に接着剤64で貼り付けた後、複屈折板62’を研磨して、複屈折板62’の厚みtを約25μmとした。それゆえ、この例の複屈折板62’では、位相補正パラメータΔn×t値は240nmとなる。

なお、本実施例では、複屈折板62’の位相補正パラメータΔn×tは、180nm〜300nmで有ることが好ましい。Δn×t値が180nmより小さいと、情報記録媒体の基板材料として量産性の優れたポリカーボネートを用いた場合、断面複屈折の補正が充分でなく、その結果、情報記録媒体の面内複屈折の影響を受けやすくなり、情報記録媒体の再生マージンが減少する。一方、Δn×t値が300nmより大きい場合、情報記録媒体の基板材料として比較的断面複屈折量の小さいポリオレフィン等を用いた場合、断面複屈折の補正が過補正となる。それゆえ、Δn×t値が上記範囲にない場合には光ピックアップ装置の種々の情報記録媒体に対する互換性が損なわれる。その根拠については後述する。

[光ピックアップ装置の動作]
次に、この例の光ピックアップ装置200の動作を図17及び18を参照しながら説明する。半導体レーザ1から出射したレーザ光30(直線偏光の光ビーム)はコリメートレンズ2で平行光31に変換され複合プリズム3に入射される。平行光31は複合プリズム3で屈折されることによりほぼ円形の光ビームに変換される。その後、偏光機能膜3aを透過した後、λ/4板5を透過し、円偏光の光ビーム32に変換される。その後、光ビーム32は、立ち上げミラー5により光路を変更され、対物レンズ8に入射される。そして、対物レンズ8により集束された光ビームは複屈折補正板6’を介して円板状情報記録媒体20の記録面21に集光される。なお、対物レンズ8は、従来の光ピックアップ装置と同様に、レンズホルダー7により支持されており、レンズホルダー7を電磁力(不図示)で駆動され、円板状情報記録媒体20の記録面21の所定の位置にレーザースポットが集光するようにレンズ位置が制御される。なお、この際、複屈折補正板6’はレンズホルダー7に支持されているので、複屈折補正板6’も対物レンズ8と一緒に移動する。

円板状情報記録媒体20の記録面21で反射された光ビームは、複屈折補正板6’を介して対物レンズ8に入射され、その反射光は、対物レンズ8で再び略平行光に変換され、立ち上げミラー5、λ/4板4を経て、複合プリズム3に入射される。次いで、複合プリズム3に入射された光ビームは、複合プリズム3の偏光機能膜3aで反射され、シリンドリカルレンズ9、集光レンズ10を経て、光検出器11に至る。光検出器11は図7で示される様な構成になっており、既知の光検出器の構成と同じである。

[複屈折の補正原理]
次に、本実施例の複屈折補正板6’による複屈折の補正原理を、図21及び22を参照しながら説明する。なお、下記説明では、透明基板からの反射光に対して複屈折が補正される原理を説明するが、透明基板への入射光に対しても同様の原理で複屈折が補正される。

図21(a)は、複屈折補正板6’と円板状情報記録媒体20との間を往来する光ビームと、円板状情報記録媒体20の透明基板の屈折率との関係を示した図であり、図21(a)中の上図の楕円体NSは、円板状情報記録媒体20の透明基板(ポリカーボネート基板)内の屈折率の分布を示している。通常、射出成形プロセスで作製されるポリカーボネート製の透明基板では、半径方向の屈折率nと周方向の屈折率nとは、ほぼ同じ値(n≒n)となり、透明基板の厚み方向の屈折率nは、面内方向の平均屈折率n(=(n+n)/2)より小さくなるので、透明基板の屈折率NSは、図21(a)の上図に示すように面内方向に延びた楕円体状の分布となる。なお、図21(a)中の下図の複屈折補正板6’に示した第1方向は、透明基板の半径方向に対応する方向であり、第2方向は透明基板の周方向(トラック方向)に対応する。

また、図21(b)は、複屈折補正板6’と対物レンズ8との間を往来する光ビームと、複屈折補正板6’の複屈折板62’内の屈折率との関係を示した図であり、図21(b)中の上図の楕円体NPは、複屈折補正板6’の複屈折板62’内の屈折率の分布を示している。この例の複屈折補正板6’の複屈折板62’は、上述のように、遅相軸が厚さ方向に向いている(厚さ方向の屈折率nが面内方向の屈折率n,nより大きい)ので、複屈折板62’内の屈折率NPは図21(b)中の上図に示すように、厚さ方向(第3方向)に延びた楕円体状の分布となる。

最初に、透明基板の表面に対してほぼ垂直に反射される光L1について説明する。まず、光L1は、透明基板の表面に対してほぼ垂直な方向に反射されるので、光L1の反射方向に垂直な面の透明基板内の屈折率NS1は、図22(a)の上図のようになる。この場合、光L1に対する透明基板の屈折率NS1では、図22(a)の上図に示すように、半径方向の屈折率nと周方向の屈折率nとはほぼ同じ値(n≒n)となるので、光L1が透明基板を通過した際には、光L1の半径方向の偏光成分と周方向の偏光成分との間に位相差がほとんど生じない。なお、ここでいう位相差がほとんど生じないとは、後述する光L2に対して発生する位相差に比べて位相差が小さいという意味であり、透明基板の成形条件により半径方向の屈折率nと周方向の屈折率nとの差が多少発生し、それにより多少位相差が発生する場合も含む意味である。

次いで、透明基板の表面に対してほぼ垂直に反射された光L1は、複屈折補正板6’に入射される。この際、光L1は、図21(a)に示すように、複屈折補正板6’に対してほぼ垂直に入射される。この場合、光L1に対する複屈折板62’の屈折率NP1では、図22(a)の下図に示すように、第1方向(透明基板の半径方向に対応)の屈折率nと第2方向(透明基板の周方向に対応)の屈折率nとはほぼ同じ値となるので、光L1が複屈折補正板6’を通過した際には、光L1の第1方向の偏光成分と第2方向の偏光成分との間に位相差がほとんど生じない。すなわち、透明基板の表面に対してほぼ垂直に反射(または入射)される光L1に対しては、複屈折は生じない。

次に、透明基板からその半径方向に斜め反射する光L2について説明する。上述のように、成形プロセスで作製される円板状情報記録媒体の透明基板の屈折率は、図21(a)の上図に示すように、面内方向に延びた楕円体状の分布NSになる。それゆえ、光L2の反射方向に垂直な面の透明基板内の屈折率NS2は、図22(b)の上図に示すように、楕円状となり長径方向(周方向)の屈折率は透明基板の周方向の屈折率nとなるが、周方向に垂直な方向(図22(b)上図中の第3方向)の屈折率n’は透明基板の半径方向の屈折率nより小さくなる。それゆえ、透明基板の半径方向に斜め反射する光L2に対しては、透明基板の遅相軸は周方向になる。従って、光L2が透明基板を通過する際には、光L2の周方向の偏光成分の位相がそれに垂直な方向(第3方向)の偏光成分に対して遅れ、光L2の互いに直交する2つの偏光成分間に位相差が生じる。

次いで、2つの偏光成分間に位相差が生じた光L2が複屈折補正板6’に入射される。この際、光L2は、図22(a)に示すように、複屈折補正板6’の表面に対して斜め方向(第1方向)から入射する。この例の複屈折板62’の遅相軸は厚み方向に向いているので、光L2の入射方向に垂直な面の複屈折板62’内の屈折率NP2は、図22(b)の下図に示すように、楕円状となり、第2方向(透明基板の周方向に対応)の屈折率nがそれに垂直な方向(図22(b)中の第1’方向:透明基板の第3方向に対応)の屈折率n’より小さくなる。それゆえ、複屈折補正板6’に入射される光L2に対する進相軸の方向は、第2方向となり、光L2が透明基板を通過する際の透明基板の遅相軸の方向(周方向)と同じ方向となる。従って、透明基板で2つの偏光成分間に位相差が生じた光L2が複屈折補正板6’を通過すると、透明基板を通過した際に位相が遅れた光L2の偏光成分の位相が、その垂直な偏光成分(透明基板を通過した際に位相が進んでいる偏光成分)に対して進む。その結果、透明基板を通過した際に生じた光L2の互いに直交する偏光成分間の位相差が、複屈折補正板6’で補正することができる。これにより、透明基板の半径方向に斜め反射する光L2の複屈折を補償することができ、等価的に透明基板の断面複屈折量を低減することができる。

次に、透明基板からその周方向に斜め反射する光L3について説明する。上述のように、成形プロセスで作製される円板状情報記録媒体の透明基板の屈折率は、図21(a)の上図に示すように、面内方向に延びた楕円体状の分布NSになる。それゆえ、光L3の反射方向に垂直な面の透明基板内の屈折率NS3は、図22(c)の上図に示すように、楕円状となり長径方向(半径方向)の屈折率は透明基板の半径方向の屈折率nとなるが、半径方向に垂直な方向(図22(c)上図中の第4方向)の屈折率n’は透明基板の周方向の屈折率nより小さくなる。それゆえ、透明基板の周方向に斜め反射する光L3に対しては、透明基板の遅相軸は半径方向になる。従って、光L3が透明基板を通過する際には、光L3の半径方向の偏光成分の位相がそれに垂直な方向(第4方向)の偏光成分に対して遅れ、光L3の互いに直交する2つの偏光成分間に位相差が生じる。

次いで、2つの偏光成分間に位相差が生じた光L3が複屈折補正板6’に入射される。この際、光L3は、図22(a)に示すように、複屈折補正板6’の表面に対して斜め方向(第2方向)から入射する。この例の複屈折板62’の遅相軸は厚み方向に向いているので、光L3の入射方向に垂直な面の複屈折板62’内の屈折率NP3は、図22(c)の下図に示すように、楕円状となり、第1方向(透明基板の半径方向に対応)の屈折率nがそれに垂直な方向(図22(c)中の第2’方向:透明基板の第4方向に対応)の屈折率n’より小さくなる。それゆえ、複屈折補正板6’に入射される光L3に対する進相軸の方向は、第1方向となり、光L3が透明基板を通過する際の透明基板の遅相軸の方向(半径方向)と同じ方向となる。従って、透明基板で2つの偏光成分間に位相差が生じた光L3が複屈折補正板6’を通過すると、透明基板を通過した際に位相が遅れた光L3の偏光成分の位相が、その垂直な偏光成分(透明基板を通過した際に位相が進んでいる偏光成分)に対して進む。その結果、透明基板を通過した際に生じた光L3の互いに直交する偏光成分間の位相差が、複屈折補正板6’で補正することができる。これにより、透明基板の半径方向に斜め反射する光L3の複屈折を補償することができ、等価的に透明基板の断面複屈折量を低減することができる。

本実施例では、上述のように、透明基板の表面に対して斜め反射(または入射)する光に対して、透明基板の遅相軸の方向と複屈折補正板の進相軸の方向とを一致させることにより、透明基板の表面に対して斜め反射(または入射)する光の複屈折を補償して透明基板の断面複屈折の影響を低減している。

[評価実験]
この例の評価実験では、実施例1と同様にして、まず、種々の断面複屈折量を有するHD DVDを本実施例の光ピックアップ装置に装着した場合の面内複屈折量に対する3T短ピット変調度の変化及びDPP信号の変調度変化を偏光解析により計算した。

断面複屈折量6×10−4を有するHD DVDに対する評価結果を図23及び24に示した。また、断面複屈折量4×10−4を有するHD DVDに対する評価結果を図25及び26に示した。さらに、断面複屈折量2×10−4を有するHD DVDに対する評価結果を図27及び28に示した。なお、図23〜28中の実線で示した特性が、複屈折補正板を用いなかった場合の結果であり、一点鎖線で示した特性が本実施例の複屈折補正板を用いた場合の結果である。また、図23,25及び27が面内複屈折量に対する3T短ピット変調度の変化を表した図であり、図24,26及び28が面内複屈折量に対するDPP信号の変調度変化を表した図である。なお、図23〜28中の横軸にとった面内複屈折量には、遠心力による面内複屈折量の変化量は含まれていない。

図23〜28の結果から明らかなように、本実施例の複屈折補正板を対物レンズと円板状情報記録媒体との間の光路上に設けることにより、面内複屈折量が変化したときの3T短ピット変調度の変化およびDPP信号の変調度変化を低減することができることが分かった。すなわち、本実施例の複屈折補正板を用いて、透明基板の表面に対して斜め反射(または入射)する光の複屈折を補正することにより、透明基板の断面複屈折の影響を低減することができ、許容できる面内複屈折量の変動のマージンを実質上広げることができることが分かった。

また、図23〜28の結果から明らかなように、この例の複屈折補正板の補正パラメータΔn×tを240nm程度にすることにより、断面複屈折量2×10−4〜6×10−4のいずれのHD DVDに対しても、複屈折補正板の補正パラメータ(位相補正量)を変えることなく、3T短ピット変調度の変化およびDPP信号の変調度変化を十分低減することができることが分かった。従って、本実施例の構成の光ピックアップ装置においても、実施例1と同様に、その構成をより簡易な構成にすることができ、また、本実施例の構成の光ピックアップ装置を採用することにより、幅広く様々な媒体に適応可能な光情報記録再生システムが構築出来ることが分かった。

また、この例では、実施例1と同様に、断面複屈折量が約2×10−4、4×10−4及び6×10−4となるHD DVDを実際にそれぞれ作製し、さらに、各断面複屈折量のHD DVDにおいて、内周から外周にかけて面内複屈折量を約−4×10−5〜4×10−5に変化させたHD DVDを作製した。すなわち、断面複屈折量と面内複屈折量の組み合わせの異なる種々のHD DVDを作製した。なお、透明基板の断面複屈折量及び面内複屈折量は、実施例1と同様にして調整した。

上述のようにして作製した種々のHD DVDをこの例の光ピックアップ装置に装着して面内複屈折量に対する3T短ピット変調度の変化及びDPP信号の変調度変化を測定した。なお、この実験は、上記偏光解析と同様に、複屈折補正板を用いない場合及び複屈折補正板を用いた場合について行った。また、この実験では、HD DVDの回転数は600rpm〜1800rpmとし、遠心力に起因する面内複屈折量の変動がほとんど無視できる条件で実験を行った。この測定結果も図23〜28中に示した。図23〜16中の白抜き丸印が、複屈折補正板を用いなかった場合の結果であり、白抜き四角印が複屈折補正板を用いた場合の結果である。

図23〜28の結果から明らかなように、実際に作製したHD DVDの測定点は、偏光解析により得られた特性上(図23〜28の実線及び一点鎖線上)にほぼ乗っている。それゆえ、偏光解析(シミュレーション解析)及び実際に作製したHD DVDの測定結果の両方の評価結果から、本実施例の複屈折補正板を用いることにより、透明基板の断面複屈折の影響を低減することができ、許容できる面内複屈折量の変動のマージンを実質上広げることができることが確認できた。

また、本実施例の上記評価結果から明らかなように、面内複屈折量が±6×10−5程度変化しても、3T短ピット変調度の変化およびDPP信号の変調度変化が小さいので、円板状情報記録媒体を回転数6000rpm以上で回転させて遠心力により面内複屈折量が2×10−5程度変動しても問題無く使用可能である。実際に、HD DVDを6000rpm以上の回転数で回転させても、問題なく情報の記録再生が可能であった。

また、この例では、複屈折板62’の位相補正パラメータΔn×tの好適な範囲を求めるために次のような解析実験を行った。位相補正パラメータΔn×tが180nm及び300nmの複屈折板を有する複屈折補正板を用いて、種々の断面複屈折量を有するHD DVDにおける面内複屈折量に対するDPP信号の変調度変化を偏光解析により計算した。なお、ここでは、断面複屈折量が2×10−4及び6×10−4となるHD DVDに対して偏光解析を行った。すなわち、比較的断面複屈折量の小さいHD DVDと、断面複屈折量の大きいHD DVDに対して偏光解析を行った。その結果を、図24及び28に示した。図24及び28中の破線の特性がΔn×tが180nmの複屈折板を有する複屈折補正板を用いた場合の結果であり、二点鎖線の特性がΔn×tが300nmの複屈折板を有する複屈折補正板を用いた場合の結果である。

図24から明らかなように、断面複屈折量が比較的大きい場合(6×10−4)、Δn×tが小さくなると、面内複屈折量に対するDPP信号の変調度の変動が大きくなる。これは、Δn×tが小さくなると、位相補正量が十分でなくなるためである。そして、Δn×tが180nmの場合には、面内複屈折量±6×10−5の範囲内におけるDPP信号の変調度の最大値と最小値の比が2近くなっており、この結果からすると、Δn×tが180nmより小さくなると、面内複屈折量±6×10−5の範囲内におけるDPP信号の変調度の最大値と最小値の比は2以上となる。DPP信号の変調度の最大値と最小値の比は2以上となると、光ピックアップ装置のトラック追従性能が悪化するという悪影響がある。

また、図28から明らかなように、断面複屈折量が比較的小さい場合(2×10−4)、Δn×tが大きくなると、面内複屈折量に対するDPP信号の変調度の変動が大きくなる。これは、Δn×tが大きくなると、過補正になってしまうためである。そして、Δn×tが300nmの場合には、面内複屈折量±6×10−5の範囲内におけるDPP信号の変調度の最大値と最小値の比が2近くなっており、この結果からすると、Δn×tが300nmより大きくなると、面内複屈折量±6×10−5の範囲内におけるDPP信号の変調度の最大値と最小値の比は2以上となる。それゆえ、図24及び28の結果から、この例の複屈折補正板の位相補正パラメータΔn×tの好適な範囲は、180nm≦Δn×t≦300nmであることが分かった。

上記実施例1及び2では、光源が一つの光ピックアップ装置について説明したが、本発明はこれに限定されず、DVD−CDドライブ等の媒体互換性のある記録再生装置のように、複数の波長の光源を有する光ピックアップ装置に対しても同様に適用可能である。

上記実施例1及び2では、光源から出射される光ビームの波長が405nmの場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明は、高密度記録に用いられる波長が430nm以下の光ビームに対しても同様に適用可能である。実際、本発明者らは、波長が430nm以下の種々の波長を有する光源を用いて実施例1及び2と同様の検証実験を行ったところ、実施例1及び2と同様の結果が得られた。

本発明の複屈折補正板、並びに、それを用いた光ピックアップ装置及び再生装置(または記録再生装置)を用いると、複屈折補正板の位相補正量を変えることなく種々の断面複屈折量の有する情報記録媒体に対して複屈折を補償することができる。それゆえ、本発明の複屈折補正板、並びに、それを用いた光ピックアップ装置及び再生装置は、媒体互換性に優れた複屈折補正板、並びに、それを用いた光ピックアップ装置及び再生装置であり、幅広く様々な情報記録媒体に適応可能な複屈折補正板、並びに、それを用いた光ピックアップ装置及び再生装置として好適である。

Claims (26)

  1. 光透過性媒質を有する情報記録媒体の記録面に該光透過性媒質を介して光ビームを照射し、該記録面からの反射光を受光する光ピックアップ装置であって、
    光源と、
    上記光源から出射された光ビームを上記記録面に集光する対物レンズと、
    上記光源と上記対物レンズとの間の光路上に配置された偏光ビームスプリッタと、
    上記対物レンズと上記偏光ビームスプリッタとの間の光路上に配置され、入射された光ビームの互いに直交する2つの偏光成分間に位相差を与える複屈折補正板とを備え、
    上記複屈折補正板で生じる上記位相差が上記複屈折補正板の面内の位置により異なることを特徴とする光ピックアップ装置。
  2. 上記複屈折補正板の光ビームが入射される面内の上記位相差の分布が、入射される光ビームの中心に対して回転対称であることを特徴とする請求項1に記載の光ピックアップ装置。
  3. 光透過性媒質を有する情報記録媒体の記録面に該光透過性媒質を介して光ビームを照射し、該記録面からの反射光を受光する光ピックアップ装置であって、
    光源と、
    上記光源から出射された光ビームを上記記録面に集光する対物レンズと、
    上記光源と上記対物レンズとの間の光路上に配置された偏光ビームスプリッタと、
    上記対物レンズと上記偏光ビームスプリッタとの間の光路上に配置され、入射された光ビームの互いに直交する2つの偏光成分間に位相差を与える複屈折補正板とを備え、
    上記複屈折補正板が、中央領域と、該中央領域を取り囲むように設けられた外縁領域とを有し、該中央領域の複屈折量と該外縁領域の複屈折量とが異なること特徴とすることを特徴とする光ピックアップ装置。
  4. 上記外縁領域の進相軸が上記中央領域を周回する方向に向いていることを特徴とする光ピックアップ装置。
  5. 上記外縁領域が上記中央領域を周回する方向に4つの領域に等分割されていることを特徴とする請求項4に記載の光ピックアップ装置。
  6. 上記中央領域が正方形状であり、上記外縁領域の進相軸が上記中央領域の外縁に沿った方向を向いていることを特徴する請求項5に記載の光ピックアップ装置。
  7. 上記複屈折補正板が、基板と、基板上に設けられた複屈折補正片とを有し、該複屈折補正片が上記外縁領域に設けられていることを特徴とする請求項3〜6のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
  8. 光透過性媒質を有する情報記録媒体の記録面に該光透過性媒質を介して光ビームを照射し、該記録面からの反射光を受光する光ピックアップ装置であって、
    光源と、
    上記光源から出射された光ビームを上記記録面に集光する対物レンズと、
    入射された光ビームの互いに直交する2つの偏光成分間に位相差を与える複屈折補正板とを備え、
    上記複屈折補正板が上記対物レンズの上記情報記録媒体側に配置されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
  9. 光透過性媒質を有する情報記録媒体の記録面に該光透過性媒質を介して光ビームを照射し、該記録面からの反射光を受光する光ピックアップ装置であって、
    光源と、
    上記光源から出射された光ビームを上記記録面に集光する対物レンズと、
    上記対物レンズの上記情報記録媒体側に配置され、入射された光ビームの互いに直交する2つの偏光成分間に位相差を与える複屈折補正板とを備え、
    上記複屈折補正板の遅相軸が複屈折補正板の厚さ方向に向いていることを特徴とする光ピックアップ装置。
  10. 上記複屈折補正板が、基板と、基板上に設けられた複屈折板とを有し、該複屈折板の厚さ方向の屈折率と面内方向の屈折率との差をΔnとし、該複屈折板の厚さをtとしたとき、180nm≦Δn×t≦300nmを満たすことを特徴とする請求項9に記載の光ピックアップ装置。
  11. 上記光源から出射される光ビームの波長が430nm以下であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
  12. 上記対物レンズの開口数が0.6以上であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
  13. 上記光透過性媒質の面内方向の屈折率nと厚み方向の屈折率nとの差n−nが2×10−4以上の値であることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置。
  14. 上記光透過性媒質がポリカーボネート製の成形基板であることを特徴とする請求項13に記載の光ピックアップ装置。
  15. 光透過性媒質を有する円板状情報記録媒体の記録面に該光透過性媒質を介して光ビームを照射し、該記録面からの反射光を受光して情報を再生装置であって、
    請求項1〜14のいずれか一項に記載の光ピックアップ装置と、
    上記円板状情報記録媒体を回転駆動するための回転装置とを備える再生装置。
  16. 上記回転装置の最高回転数が6000rpm以上であることを特徴とする請求項15に記載の再生装置。
  17. 入射された光ビームの互いに直交する2つの偏光成分間に位相差を与える複屈折補正板であって、
    中央領域と、
    上記中央領域を取り囲むように設けられた外縁領域とを備え、
    上記中央領域の複屈折量と上記外縁領域の複屈折量とが異なることを特徴とする複屈折補正板。
  18. 上記外縁領域の進相軸が上記中央領域を周回する方向に向いていることを特徴とする請求項17に記載の複屈折補正板。
  19. 上記中央領域の幅が入射される光ビームの径の半分であることを特徴とする請求項17または18に記載の複屈折補正板。
  20. 上記外縁領域が上記中央領域を周回する方向に4つの領域に等分割されていることを特徴とする請求項17〜19のいずれか一項に記載の複屈折補正板。
  21. 上記中央領域が正方形状であり、上記外縁領域の進相軸が上記中央領域の外縁に沿った方向を向いていることを特徴する請求項20に記載の複屈折補正板。
  22. 上記複屈折補正板が、基板と、基板上に設けられた複屈折補正片とを備え、該複屈折補正片が上記外縁領域に設けられていることを特徴とする請求項17〜21のいずれか一項に記載の複屈折補正板。
  23. 上記複屈折補正片が水晶であることを特徴とする請求項22に記載の複屈折補正板。
  24. 入射された光ビームの互いに直交する2つの偏光成分間に位相差を与える複屈折補正板において、
    上記複屈折補正板の遅相軸が複屈折補正板の厚さ方向に向いていることを特徴とする複屈折補正板。
  25. 上記複屈折補正板が、基板と、基板上に設けられた複屈折板とを備え、該複屈折板の厚さ方向の屈折率と面内方向の屈折率との差をΔnとし、該複屈折板の厚さをtとしたとき、180nm≦Δn×t≦300nmを満たすことを特徴とする請求項24に記載の複屈折補正板。
  26. 上記複屈折板が水晶であることを特徴とする請求項25に記載の複屈折補正板。

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