(57)【要約】  本発明は、簡易な構成で信号光と迷光とを分離抽出できる抽出光学系およびそれを備える光ヘッド装置を提供することを目的とする。位相板２０ａおよび位相板２１ａは＋λ／４位相板であり、位相板２０ｂおよび位相板２１ｂは−λ／４位相板である。焦線Ｆｉ＿Ｌ０は迷光Ｒｓ＿Ｌ０の焦線、焦線Ｆｉ＿Ｌ１は再生光Ｒ＿Ｌ１の焦線、焦線Ｆｉ＿Ｌ２は迷光Ｒｓ＿Ｌ２の焦線をそれぞれ示している。再生光Ｒ＿Ｌ１の全光束は、位相素子２１の透過後には偏光方向が９０度だけ回転した状態となる。迷光Ｒｓ＿Ｌ０，Ｒｓ＿Ｌ２の全光束は、再生光Ｒ＿Ｌ１の全光束とは異なり、位相素子２１の透過後にも偏光方向が回転しない。
2009050940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光成分（Ｒ＿Ｌ１）と迷光成分（Ｒｓ＿Ｌ０，Ｒｓ＿Ｌ２）とが混在する光束から前記信号光成分を抽出する抽出光学系（３０）であって、
前記光束は、前記光束を集光する集光光学素子（９）および前記光束に非点収差を付加する非点収差付加手段（１０）を介して与えられ、
前記光束の直交関係の偏光成分に対して波長の（＋１／４）倍の位相差を発生させる第一の位相変更領域（２１ａ）、および前記光束の直交関係の偏光成分に対して波長の（−１／４）倍の位相差を発生させる第二の位相変更領域（２１ｂ）からなる第一の位相素子（２１）と、
前記光束の直交関係の偏光成分に対して波長の（＋１／４）倍の位相差を発生させる第三の位相変更領域（２０ａ）、および前記光束の直交関係の偏光成分に対して波長の（−１／４）倍の位相差を発生させる第四の位相変更領域（２０ｂ）からなる第二の位相素子（２０）と、
前記第一の位相素子（２１）を透過してきた前記信号光成分（Ｒ＿Ｌ１）および前記迷光成分（Ｒｓ＿Ｌ０，Ｒｓ＿Ｌ２）のうち、それらの偏光方向に応じて、前記信号光成分（Ｒ＿Ｌ１）のみを透過させる、もしくは前記迷光成分（Ｒｓ＿Ｌ０，Ｒｓ＿Ｌ２）のみを吸収または反射させる分離素子（２２）と
を備え、
前記第一の位相素子（２１）は、前記集光光学素子（９）で集光された前記信号光成分（Ｒ＿Ｌ１）が最小錯乱円となる前記集光光学素子（９）の光軸上の第一の焦点位置より前記集光光学素子側において前記信号光成分が線状に結像する第一の焦線（Ｆｉ＿Ｌ１）に平行で且つ前記集光光学素子（９）の光軸に直交する第一の境界線（Ｂ２）により、前記第一の位相変更領域（２１ａ）と前記第二の位相変更領域（２１ｂ）とに分割され、
前記第二の位相素子（２０）は、前記第一の境界線（Ｂ２）と平行な第二の境界線（Ｂ１）により、前記第三の位相変更領域（２０ａ）と前記第四の位相変更領域（２０ｂ）とに分割され、
前記第一の位相変更領域（２１ａ）と前記第三の位相変更領域（２０ａ）とは、前記第一の焦線を中心に対称に配置され、
前記第二の位相変更領域（２１ｂ）と前記第四の位相変更領域（２０ｂ）とは、前記第一の焦線を中心に対称に配置され、
前記第一の位相素子（２１）は、前記第一の焦点位置と、前記第一の焦線（Ｆｉ＿Ｌ１）との間に配置され、
前記第二の位相素子（２０）は、前記第一の焦点位置より前記集光光学素子（９）側で前記迷光成分が最小錯乱円となる第二の焦点位置より前記集光光学素子側において前記迷光成分が線状に結像する第二の焦線（Ｆｉ＿Ｌ０）と、前記第一の焦線（Ｆｉ＿Ｌ１）との間に配置される
抽出光学系。
【請求項２】
前記第一の焦点位置に配置され、前記信号光成分（Ｒ＿Ｌ１）または前記迷光成分（Ｒｓ＿Ｌ０，Ｒｓ＿Ｌ２）を電気信号に変換する受光素子（１１）
をさらに備える請求項１に記載の抽出光学系。
【請求項３】
前記第一の位相素子（２１）および前記第二の位相素子（２０）は、周期的な凹凸形状をなす多層膜からなるフォトニクス結晶により構成されている
請求項１または請求項２に記載の抽出光学系。
【請求項４】
前記第一の位相素子（２１）および前記第二の位相素子（２０）は、高分子配向膜または液晶高分子または光学結晶からなる複屈折性材料により構成されている
請求項１または請求項２に記載の抽出光学系。
【請求項５】
前記第一の位相素子（２１）および前記第二の位相素子（２０）は、透明部材（２５）を介して一体化固定されている
請求項１または請求項２に記載の抽出光学系。
【請求項６】
請求項２に記載の抽出光学系と、
複数の記録層（Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２）を有する光ディスク（７）に前記光束を出射する光源（１）と、
前記光源（１）から出射された前記光束を前記複数の記録層（Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２）のうちアクセス対象の記録層に集光する対物レンズ（６）と
を備え、
前記抽出光学系（３０）は、前記光ディスク（７）で反射された前記対物レンズ（６）を介した戻り光（８）の光路上に前記集光光学素子（９）および前記非点収差付加手段（１０）とともに配置され、前記複数の記録層（Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２）のうち前記アクセス対象の記録層で反射された前記戻り光（８）を前記信号光成分（Ｒ＿Ｌ１）とし、前記複数の記録層（Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２）のうち前記アクセス対象の記録層以外の記録層で反射された前記戻り光（８）を前記迷光成分（Ｒｓ＿Ｌ０，Ｒｓ＿Ｌ２）とし、前記戻り光（８）から前記信号光成分（Ｒ＿Ｌ１）を抽出する
光ヘッド装置。
【請求項７】
前記受光素子（１１）は、前記対物レンズ（６）の位置制御を行うためのフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）またはトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）を検出するための分割受光面（４０）を有する
請求項６に記載の光ヘッド装置。
【請求項８】
前記受光素子（１１）は、前記分割受光面（４０）の各面を組み合わせてなり、前記戻り光（８）を互いに２分割して受光する複数の受光面領域を有し、
前記フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）は、前記複数の受光面領域（４０）における出力信号同士を組み合わせて演算され、前記戻り光（８）と前記受光素子（１１）との位置ずれに対応し、
第１の前記受光面領域（Ａ＋Ｂ１＋Ｂ２）における出力信号と、当該第１の受光面領域（Ａ＋Ｂ１＋Ｂ２）と前記戻り光（８）を分けて受光する第２の前記受光面領域（Ｃ＋Ｄ１＋Ｄ２）における出力信号との差信号（Ｐ１）の２乗に比例した値を用いて、前記フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）のオフセットを補正する、
請求項７に記載の光ヘッド装置。
【請求項９】
前記受光素子（１１）は、前記分割受光面（４０）の各面を組み合わせてなり、前記戻り光（８）を互いに２分割して受光する複数の受光面領域を有し、
前記フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）は、前記複数の受光面領域（４０）における出力信号同士を組み合わせて演算され、前記戻り光（８）と前記受光素子（１１）との位置ずれに対応し、
前記対物レンズ（６）の変位（ΔＬＳ）の２乗に比例した値を用いて、前記フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）のオフセットを補正する、
請求項７に記載の光ヘッド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の対象物からの戻り光から特定の対象物からの戻り光と迷光となる他の対象物からの戻り光とを分離抽出する抽出光学系、および多層記録媒体の各層から反射される信号光成分と迷光成分とを同時に含む光ビームから信号光成分を分離抽出する光ヘッド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種光ディスクの大容量化は、ディスクのトラック上に書かれる情報の大きさを小さくするとともに、記録や再生に用いるレーザ光の短波長化及び高開口数の対物レンズの採用により、焦点面での集光スポットサイズを小さくすることによって達成してきた。【０００３】
例えば、ＣＤ（コンパクトディスク）では、光透過層（情報記録層上に設けられる透明保護層及びスペース層。透明基板とも言う）となるディスク基板の厚さが約１．２ｍｍ、レーザ光波長が約７８０ｎｍ、対物レンズの開口数（ＮＡ）が０．４５であり、６５０ＭＢの容量であったが、ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）では、光透過層となるディスク基板の厚さが約０．６ｍｍ、レーザ光波長が約６５０ｎｍ、ＮＡが０．６であり、４．７ＧＢの容量となっている。ＤＶＤは、例えば、厚さ約０．６ｍｍのディスク基板を２枚貼り合わせて１．２ｍｍの厚さのディスクとして用いられている。【０００４】
さらに高密度のＢＤ（ブルーレイディスク）では、光透過層の厚さを０．１ｍｍに薄くした光ディスクを用いて、レーザ光波長を約４０５ｎｍ、ＮＡを０．８５とすることで１層あたり２５ＧＢの大容量化を実現している。【０００５】
このほか、光透過層となるディスク基板の厚さをＤＶＤと同じ０．６ｍｍとした光ディスクを用いて、レーザ光波長を約４０５ｎｍ、ＮＡを０．６５とすることで１８ＧＢ以上の大容量化を実現するＨＤＤＶＤ（高精細デジタル多用途ディスク）などがある。【０００６】
光ディスクで大容量化を進めるための有力な方法は、光ディスクの多層化である。これまでＤＶＤが２層ＤＶＤ−ＲＯＭ、２層ＤＶＤ−Ｒなどを実現してきたように、ＢＤディスク及びＨＤ−ＤＶＤディスクの大容量化の手法として、２層化が実現しているほか、６層や８層といった多層光ディスクについても活発に研究開発が進められている。【０００７】
光ディスクの多層化において、情報記録層の間隔、すなわち層間距離、を出来る限り小さくして層間ジャンプした際に透明層厚みの変化で発生する球面収差を小さくすることが望ましい。しかしながら、層間距離を小さくし過ぎると、再生記録する以外の情報記録層からの迷光が漏れ込んで再生信号が劣化するという問題が起こる。前記迷光の漏れ込みを層間クロストークとも言う。【０００８】
上記の層間クロストークの問題を解決するための手段がいくつか提案されている。【０００９】
特許文献１に記載される技術は、＋λ／４位相板と−λ／４位相板とにより前記迷光と再生光とを分離抽出する抽出光学系である。ここで、＋λ／４位相板又は−λ／４位相板は、直線偏光の入射光の偏光状態を円偏光の光に変更する複屈折光学素子である。＋λ／４位相板が光に右施光性を与えるとするとき、−λ／４位相板は左施光性を与えると定義され、複屈折の主軸方向に平行な光の電界成分に＋λ／４又は−λ／４の位相差を与える。【００１０】
しかしながら、特許文献１の抽出光学系は、多層ディスクからの反射戻り光を一旦集光レンズで集光し、その焦点を迎えた後の発散光となった位置で再生光の分離抽出を行う構成であり、再生光を受光して再生信号を生成するための受光素子に再生光を集めるために再度集光させなければならなかった。【００１１】
前記抽出光学系を光ヘッド装置に適用しようとすると、光ヘッド装置で必要となるフォーカスエラー信号検出用及びトラッキングエラー信号検出用の光学系の光路を延ばすことなく前記抽出光学系を構成することは困難であった。【００１２】
特許文献２に記載される技術は、上記の問題点を解決するために、一旦集光させた光路を折り返すために前記焦点で集光ビームを反射させる反射板を配置するとともに、折り返し光路中に位相制御素子を配置することによって、多層ディスクからの迷光を除去しつつ、光ヘッド装置での前記フォーカスエラー信号検出用及びトラッキングエラー信号検出用の光路系が構成されている。【００１３】
しかしながら、前記折り返し光路により光ヘッド装置の光学構成が複雑となるほか、折り返し光路中に配置される光学部品を光が通過する分だけ光量ロスを生じて信号Ｓ／Ｎが不利となる。【００１４】
特許文献３に記載される技術は、戻り光を２つの半円の集光光束に分離し、前記半円の集光光束をそれぞれの焦点位置に配置された２分割受光素子によって受光するとともに、光ヘッド装置に対し再生層から遠い側の層からの迷光、又は近い側の層からの迷光に応じて、前記２分割受光素子の２つの受光エレメントの出力信号を選択して再生信号を得ることにより、光ヘッド装置での前記フォーカスエラー信号検出用及びトラッキングエラー信号検出用の光路系を同時に構成できる。【００１５】
しかしながら、３層以上の多層ディスクでは再生層の両側に情報記録層が隣接するケースがあるため再生光を迷光から分離抽出することができないという問題があった。【００１６】
【特許文献１】特開２００６−２５２７１６号公報
【特許文献２】特開２００７−１３３９１８号公報
【特許文献３】特開２００５−２２８４３６号公報
【００１７】
上記のような従来の抽出光学系、又は前記従来の抽出光学系を搭載した光ヘッド装置では、前記抽出光学系とフォーカスエラー検出用及びトラッキングエラー検出用の光学系とを簡単に同時構成することは難しく、また、同じ受光素子に設けられた受光パターンでそれらを検出することは抽出光学系の構成上困難である。【００１８】
したがって、前記抽出光学系とフォーカスエラー検出用及びトラッキングエラー検出用の光学系とを別々に構成させなければならず、その結果、部品点数も多く、光学構成が複雑となっていた。
【発明の開示】
【００１９】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、簡易な構成で信号光と迷光とを分離抽出できる抽出光学系およびそれを備える光ヘッド装置を提供することを目的とする。
【００２０】
上記目的を解決するため、請求項１記載の抽出光学系は、信号光成分と迷光成分とが混在する光束から前記信号光成分を抽出する抽出光学系であって、前記光束は、前記光束を集光する集光光学素子および前記光束に非点収差を付加する非点収差付加手段を介して与えられ、前記光束の直交関係の偏光成分に対して波長の（＋１／４）倍の位相差を発生させる第一の位相変更領域、および前記光束の直交関係の偏光成分に対して波長の（−１／４）倍の位相差を発生させる第二の位相変更領域からなる第一の位相素子と、前記光束の直交関係の偏光成分に対して波長の（＋１／４）倍の位相差を発生させる第三の位相変更領域、および前記光束の直交関係の偏光成分に対して波長の（−１／４）倍の位相差を発生させる第四の位相変更領域からなる第二の位相素子と、前記第一の位相素子を透過してきた前記信号光成分および前記迷光成分のうち、それらの偏光方向に応じて、前記信号光成分のみを透過させる、もしくは前記迷光成分のみを吸収または反射させる分離素子とを備え、前記第一の位相素子は、前記集光光学素子で集光された前記信号光成分が最小錯乱円となる前記集光光学素子の光軸上の第一の焦点位置より前記集光光学素子側において前記信号光成分が線状に結像する第一の焦線に平行で且つ前記集光光学素子の光軸に直交する第一の境界線により、前記第一の位相変更領域と前記第二の位相変更領域とに分割され、前記第二の位相素子は、前記第一の境界線と平行な第二の境界線により、前記第三の位相変更領域と前記第四の位相変更領域とに分割され、前記第一の位相変更領域と前記第三の位相変更領域とは、前記第一の焦線を中心に対称に配置され、前記第二の位相変更領域と前記第四の位相変更領域とは、前記第一の焦線を中心に対称に配置され、前記第一の位相素子は、前記第一の焦点位置と、前記第一の焦線との間に配置され、前記第二の位相素子は、前記第一の焦点位置より前記集光光学素子側で前記迷光成分が最小錯乱円となる第二の焦点位置より前記集光光学素子側において前記迷光成分が線状に結像する第二の焦線と、前記第一の焦線との間に配置されることを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る抽出光学系によれば、光束が、その焦線前後で、焦線と光軸とを通る面に対称に入れ替わることを利用することにより、簡易な構成で信号光と迷光とを分離抽出できる。
【００２２】
この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る抽出光学系を用いた光ヘッド装置の概略構成図である。
【図２】受光素子の受光面パターンの一例を示す図である。
【図３】多層ディスクの再生層以外からの迷光について受光素子における状態を簡単に示した図である。
【図４】シリンドリカルレンズで非点収差が付加された集光ビームの結像について説明する図である。
【図５】抽出光学系の詳細な説明図である。
【図６】抽出光学系を構成する位相素子の具体例を示す図である。
【図７】受光素子の受光面パターンの別の例を示す図である。
【図８】受光素子の受光面パターンの別の例とフォーカスエラー信号生成回路を示す図である。
【図９】レンズシフトΔＬＳに対する出力信号Ｐ１，Ｐ２間の関係を示すグラフである。
【図１０】受光素子の受光面パターンの別の例とフォーカスエラー信号生成回路の別例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態１に係る抽出光学系を備える光ヘッド装置の概略構成図である。【００２５】
図１において、光源である半導体レーザ１から放射される光ビーム２は、コリメータレンズ３により平行光束に変換される。ビームスプリッタ４は、反射膜５を有し、光ビーム２をここでは−ｚ方向に９０度だけ偏向する。対物レンズ６は、ビームスプリッタ４で偏向された光ビーム２を光ディスク７の情報記録面に集光させる。光ビーム２が光ディスク７で反射されてなる戻り光８は、再び対物レンズ６とビームスプリッタ４とを透過する。集光レンズ９は、戻り光８を受光素子１１に集束させるためのレンズであり、シリンドリカルレンズ１０は戻り光８への非点収差付加手段としてのレンズである。なお、非点収差付加手段は、シリンドリカルレンズに限ることなく、例えば曲線の回折パターンなどを有するホログラム素子であってもよい。【００２６】
破線枠で示した抽出光学系３０は、位相板２０ａ、位相板２０ｂ、位相板２１ａ、位相板２１ｂおよび検光子２２からなり、シリンドリカルレンズ１０を透過した戻り光８は、抽出光学系３０を透過して受光素子１１により受光される。【００２７】
受光素子１１は、複数に分割された受光面を有し、それぞれの受光面で受光された光量を電気信号に変換する。前記電気信号は、受光素子１１の内部又は外部で、所望とする信号に変換するために演算される。光ディスクを記録再生する装置では、再生信号、フォーカスエラー信号、およびトラッキングエラー信号などが生成される。【００２８】
図２は、図１に示す受光素子１１の受光面パターンの一例を示す図である。図２において、受光面４０は、６分割されており、再生層からの戻り光８を、光信号Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２として受光する。【００２９】
フォーカスエラー信号ＦＥＳは、ＦＥＳ＝（Ａ１＋Ａ２）＋（Ｃ１＋Ｃ２）−（Ｂ１＋Ｂ２）で演算される。トラッキングエラー信号ＴＥＳは、ＴＥＳ＝（Ａ１＋Ｂ１＋Ｃ１）−（Ａ２＋Ｂ２＋Ｃ２）で演算される。フォーカスエラー信号ＦＥＳ及びトラッキングエラー信号ＴＥＳはそれぞれ対物レンズ６の光軸方向（図１のｚ軸方向）、光ディスク７の半径方向（図１のｙ軸方向）に対物レンズ６を駆動するための制御信号として用い、光ディスク７の情報記録層へ光ビームが正確に集光でき、且つ情報トラックへ正確に追従できるように制御する。【００３０】
上記の制御方法については、本発明の主たる部分ではないのでこれを説明する図及び詳細の説明は省く。また、本実施の形態では、多層ディスクに対応している。【００３１】
次に、多層ディスクにおいて発生する再生層以外からの迷光について図３を用いて説明する。【００３２】
図３は、多層ディスクの再生層以外からの迷光について受光素子における状態を簡単に示した図である。図３では、光ビームが光ディスク７で反射された以降の復路光学系を対物レンズ６および集光レンズ９のみで表して、単純化されている。【００３３】
図３（ａ）は、再生層であるＬ１層より対物レンズ６から遠い方向に位置するＬ０層による迷光Ｒｓ＿Ｌ０を示す。ここで、再生光は実線、迷光は破線により示している。Ｌ０層からの迷光Ｒｓ＿Ｌ０は、受光素子１１の手前で一旦集光した後、発散光となって受光面全体に分布する。【００３４】
一方、図３（ｂ）は、再生層であるＬ１層より対物レンズ６側に近い方向に位置するＬ２層による迷光Ｒｓ＿Ｌ２を示す。Ｌ２層からの迷光Ｒｓ＿Ｌ２は、受光素子１１を越えた位置に集光点を持った集束光であり、受光面では広がって分布する。【００３５】
図３のように、３層以上の情報記録層を有する多層ディスクにおいて再生層が他層の間に位置する場合、図３(ａ)及び図３（ｂ）で示した両方の迷光が同時に受光素子１１で受光される。【００３６】
本発明における抽出光学系は、焦点方向の異なる位置に配置される対象物（実施の形態１ではＬ０層、Ｌ１層、Ｌ２層に対応する）からの戻り光から、上記の両方の迷光（実施の形態１では迷光Ｒｓ＿Ｌ０及び迷光Ｒｓ＿Ｌ２に対応する）と対物レンズの焦点位置のある特定の対象物からの戻り光（実施の形態１では再生光Ｒ＿Ｌ１に対応する）とを分離する光学系である。【００３７】
図４は、シリンドリカルレンズ１０で非点収差が付加された集光ビームの結像について説明する図である。また、図５は、図１の概略構成図で示した抽出光学系３０の詳細な説明図であり、図３（ａ）と図３（ｂ）とで示した両方の迷光が混在する場合を示している。【００３８】
図５を説明する前に、図４を参照して、非点収差の光学性質について説明する。図４に示すように、一般に、非点収差が付加された前記集光ビームは、その性質上、ｚ軸方向に沿った位置Ｆｉにおいてｙ軸に平行な線状に結像（焦線）した後、位置Ｆに最小錯乱円を形成して（焦点位置）、位置Ｆｏにおいてｘ軸に平行な線状に結像（焦線）する。なお受光素子１１は、図５において、再生光Ｒ＿Ｌ１の焦点位置に配置される。【００３９】
図５（ａ）は、図４において焦線Ｆｉに結像されるｘｚ平面内の光線を、迷光Ｒｓ＿Ｌ０及び迷光Ｒｓ＿Ｌ２及び再生光Ｒ＿Ｌ１のそれぞれについて示している。【００４０】
また、図５（ｂ）は、図４において焦線Ｆｏに結像されるｙｚ平面内の光線を、迷光Ｒｓ＿Ｌ０及び迷光Ｒｓ＿Ｌ２及び再生光Ｒ＿Ｌ１のそれぞれについて記している。【００４１】
図５（ａ）を用いて、抽出光学系３０を詳細に説明する。【００４２】
位相板２０ａおよび位相板２１ａは、戻り光８の直交関係の偏光成分に対して波長の（＋１／４）倍の位相差を発生させる＋λ／４位相板であり、位相板２０ｂおよび位相板２１ｂは、戻り光８の直交関係の偏光成分に対して波長の（−１／４）倍の位相差を発生させる−λ／４位相板である。位相素子２０は＋ｘ側に配置される＋λ／４位相板２０ｂと−ｘ側に配置される−λ／４位相板２０ａとで構成される位相素子であり、位相素子２１は＋ｘ側に配置される−λ／４位相板２１ａと−ｘ側に配置される＋λ／４位相板２１ｂとで構成される位相素子である。言い換えれば、位相素子２０は、境界線Ｂ１により、位相板２０ａと位相板２１ａとに分割されており、位相素子２１は、境界線Ｂ２により、位相板２１ａと位相板２１ａとに分割されている（厳密には、位相素子２０，２１は有限の厚みを有しているので、境界線Ｂ１，Ｂ２は、線状ではなく面状であるが、説明の都合上、境界線と呼ぶ）。検光子２２は一方向の偏光のみを通過する検光子であり、受光面１３は検光子２２を透過した光を受光する図１及び図３に記載された受光素子１１に設けられた受光面である。また、焦線Ｆｉ＿Ｌ０は迷光Ｒｓ＿Ｌ０の焦線、焦線Ｆｉ＿Ｌ１は再生光Ｒ＿Ｌ１の焦線、焦線Ｆｉ＿Ｌ２は迷光Ｒｓ＿Ｌ２の焦線をそれぞれ示している。【００４３】
次に抽出光学系３０の作用について説明する。【００４４】
位相素子２０はｚ＝ｚ１に、位相素子２１はｚ＝ｚ２に設置される（ここで、ｚ１＜ｚ２）。コリメータレンズ９の入射瞳位置はｚ＝ｚｃ（ｚｃ＜ｚ１）である。【００４５】
まず、Ｌ１層からの再生光Ｒ＿Ｌ１について説明する。【００４６】
ｚ＝ｚｃでの再生光Ｒ＿Ｌ１の＋ｘ側の光ビームは、位相板２０ｂで−λ／４の位相差が発生し円偏光となった後、焦線Ｆｉ＿Ｌ１を境に−ｘ側となり、位相板２１ｂで更に−λ／４の位相差を発生してｚ＝ｚｃでの偏光に対して９０度だけ偏光が回転した光ビームとなる。【００４７】
一方、ｚ＝ｚｃでの再生光Ｒ＿Ｌ１の−ｘ側の光ビームは、位相板２０ａで＋λ／４の位相差が発生し円偏光となった後、焦線Ｆｉ＿Ｌ１を境に＋ｘ側となり、位相板２１ａで更に＋λ／４の位相差を発生してｚ＝ｚｃでの偏光に対して９０度だけ偏光が回転した光ビームとなる。【００４８】
すなわち、再生光Ｒ＿Ｌ１の全光束は、位相素子２１の透過後には偏光方向が９０度だけ回転した状態となる。【００４９】
次に、Ｌ０層からの迷光Ｒｓ＿Ｌ０について説明する。【００５０】
ｚ＝ｚｃでの迷光Ｒｓ＿Ｌ０の＋ｘ側の光ビームは、焦線Ｆｉ＿Ｌ０を境に−ｘ側となり、位相板２０ａで＋λ／４の位相差が発生し円偏光となった後、位相板２１ｂで−λ／４の位相差を発生するのでｚ＝ｚｃでの偏光と同じ偏光の光ビームとなる。【００５１】
一方、ｚ＝ｚｃでの迷光Ｒｓ＿Ｌ０の−ｘ側の光ビームは、焦線Ｆｉ＿Ｌ０を境に＋ｘ側となり、位相板２０ｂで−λ／４の位相差が発生し円偏光となった後、位相板２１ａで＋λ／４の位相差を発生するので上記迷光Ｒｓ＿Ｌ０の＋ｘ側の光ビームと同様にｚ＝ｚｃでの偏光と同じ偏光の光ビームとなる。【００５２】
すなわち、迷光Ｒｓ＿Ｌ０の全光束は、再生光Ｒ＿Ｌ１の全光束とは異なり、位相素子２１の透過後にも偏光方向が回転しない。【００５３】
次に、Ｌ２層からの迷光Ｒｓ＿Ｌ２について説明する。【００５４】
ｚ＝ｚｃでの迷光Ｒｓ＿Ｌ２の＋ｘ側の光ビームは、位相板２０ｂで−λ／４の位相差が発生し円偏光となった後、位相板２１ａで＋λ／４の位相差を発生するのでｚ＝ｚｃでの偏光と同じ偏光の光ビームとなる。【００５５】
一方、ｚ＝ｚｃでの迷光Ｒｓ＿Ｌ２の−ｘ側の光ビームは、位相板２０ａで＋λ／４の位相差が発生し円偏光となった後、位相板２１ｂで−λ／４の位相差を発生するので上記迷光Ｒｓ＿Ｌ２の＋ｘ側の光ビームと同様にｚ＝ｚｃでの偏光と同じ偏光の光ビームとなる。【００５６】
すなわち、迷光Ｒｓ＿Ｌ２の全光束は、再生光Ｒ＿Ｌ１の全光束とは異なり、位相素子２１の透過後にも偏光方向が回転しない。【００５７】
したがって、再生光Ｒ＿Ｌ１、迷光Ｒｓ＿Ｌ０及び迷光Ｒｓ＿Ｌ２からなる戻り光８に位相素子２０及び位相素子２１を透過させることにより、再生光のみを９０度だけ偏光回転させることができる。検光子２２は、位相素子２１を透過してきた光のうち再生光の偏光と同じ光のみを透過できるように配置されるので、再生光のみが抽出されて受光面１３で受光することができる。【００５８】
図５（ｂ）は、上述したように、ｙｚ平面内で見た様子を示すが、位相素子２０及び位相素子２１はｙ方向には等方であるので、図５（ａ）のようにｘｚ平面内で見た場合とは異なり、＋ｙ側の光ビームと−ｙ側の光ビームとは同じ作用を受ける。なお、焦線Ｆｏ＿Ｌ０は迷光Ｒｓ＿Ｌ０の焦線、焦線Ｆｏ＿Ｌ１は再生光Ｒ＿Ｌ１の焦線、焦線Ｆｏ＿Ｌ２は迷光Ｒｓ＿Ｌ２の焦線をそれぞれ示している。【００５９】
図６は、本実施の形態に係る抽出光学系３０を構成する位相素子２０，２１の具体例を示す図である。図６（ａ）は側面図に、図６（ｂ）は斜面図に、それぞれ対応している。【００６０】
図６は、平行平板の透明材料２５の両側に位相素子２０と位相素子２１とを貼付け、さらに位相素子２１に検光子２２を貼付けて一体化したものであり、光ヘッド装置の組立コストを低減するのに適している。【００６１】
また、位相素子２０及び位相素子２１は、例えば国際公開第２００４／１１３９７４号パンフレットで提案されているような周期的な凹凸形状を有し、高屈折率層と低屈折率層とが交互に重なった多層膜からなるフォトニクス結晶等の偏光素子により構成されていてもよい。これにより精度の高い偏光特性を確保することができる。【００６２】
また、位相素子２０及び位相素子２１は、高分子配向膜または液晶高分子または光学結晶などの複屈折性を示す材料により構成されていてもよい。【００６３】
また、受光素子１１の別の態様として、図７に示す受光パターンを有する受光素子であってもよい。フォーカスエラー信号ＦＥＳは、ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｄ１＋Ｄ２）により演算できる。トラッキングエラー信号ＴＥＳは、ＴＥＳ＝（Ａ＋Ｂ１＋Ｄ１）−（Ｃ＋Ｂ２＋Ｄ２）により演算できる。【００６４】
従来、再生光と迷光と分離抽出するためには、受光素子の手前（すなわち、−ｚ方向側の位置）で、迷光Ｒｓ＿Ｌ０と再生光Ｒ＿Ｌ１とを一旦集光させる必要があったが、本発明においては、光ビームに非点収差を付加し、前記光ビームが最小錯乱円となる位置に受光素子を配置することで、受光素子の手前（すなわち、−ｚ方向側の位置）で、迷光Ｒｓ＿Ｌ０と再生光Ｒ＿Ｌ１とを集光させることができ、且つ、フォーカスエラー検出及びトラッキングエラー検出を行うことが可能となる。【００６５】
このように、本実施の形態に係る抽出光学系は、信号光成分（再生光Ｒ＿Ｌ１）と迷光成分（迷光Ｒｓ＿Ｌ０，Ｒｓ＿Ｌ２）とが混在する光束（光ビーム２）から前記信号光成分を抽出する抽出光学系３０であって、前記光束は、前記光束を集光する集光光学素子（集光レンズ９）および前記光束に非点収差を付加する非点収差付加手段（シリンドリカルレンズ１０）を介して与えられ、前記光束の直交関係の偏光成分に対して波長（λ）の（＋１／４）倍の位相差を発生させる第一の位相変更領域（位相板２１ａ）、および前記光束の直交関係の偏光成分に対して波長の（−１／４）倍の位相差を発生させる第二の位相変更領域（位相板２１ｂ）からなる第一の位相素子（位相素子２１）と、前記光束の直交関係の偏光成分に対して波長の（＋１／４）倍の位相差を発生させる第三の位相変更領域（位相板２０ａ）、および前記光束の直交関係の偏光成分に対して波長の（−１／４）倍の位相差を発生させる第四の位相変更領域（位相板２０ｂ）からなる第二の位相素子（位相素子２０）と、前記第一の位相素子を透過してきた前記信号光成分および前記迷光成分のうち、それらの偏光方向に応じて、前記信号光成分のみを透過させる、もしくは前記迷光成分のみを吸収または反射させる分離素子（検光子２２）とを備えている。【００６６】
そして、前記第一の位相素子は、前記集光光学素子で集光された前記信号光成分が最小錯乱円となる前記集光光学素子の光軸上の第一の焦点位置より前記集光光学素子側において前記信号光成分が線状に結像する第一の焦線（焦線Ｆｉ＿Ｌ１）に平行で且つ前記集光光学素子の光軸に直交する第一の境界線（境界線Ｂ２）により、前記第一の位相変更領域と前記第二の位相変更領域とに分割され、前記第二の位相素子は、前記第一の境界線と平行な第二の境界線（境界線Ｂ１）により、前記第三の位相変更領域と前記第四の位相変更領域とに分割され、前記第一の位相変更領域と前記第三の位相変更領域とは、前記第一の焦線を中心に対称に配置され、前記第二の位相変更領域と前記第四の位相変更領域とは、前記第一の焦線を中心に対称に配置され、前記第一の位相素子は、前記第一の焦点位置と、前記第一の焦線との間に配置され、前記第二の位相素子は、前記第一の焦点位置より前記集光光学素子側で前記迷光成分が最小錯乱円となる第二の焦点位置より前記集光光学素子側において前記迷光成分が線状に結像する第二の焦線（焦線Ｆｉ＿Ｌ０）と、前記第一の焦線との間に配置される。【００６７】
本実施の形態に係る抽出光学系によれば、戻り光束が、その焦線前後で、焦線と光軸とを通る面に対称に入れ替わることを利用して、前記焦線の前後にそれぞれ前記位相素子を配置し、再生光はその一方の半光束が＋λ／４位相板を他方の半光束が−λ／４位相板をそれぞれ２回通過し、且つ迷光はその各半光束がそれぞれ＋λ／４位相板と−λ／４位相板とを１回ずつ通過するように構成することによって、再生光と迷光との偏光状態を９０度の関係にすることができる。すなわち、受光面の手前に再生光または迷光の偏光のみを透過させる検光子を配置することにより、簡易な構成で信号光と迷光とを分離抽出できる。【００６８】
また、本実施の形態に係る光ヘッド装置は、抽出光学系３０と、複数の記録層（Ｌ０層〜Ｌ２層）を有する光ディスク７に光束を出射する光源（半導体レーザ１）と、前記光源から出射された前記光束を前記複数の記録層のうちアクセス対象の記録層（Ｌ１層）に集光する対物レンズ６とを備え、前記抽出光学系は、前記光ディスクで反射された前記対物レンズを介した戻り光８の光路上に配置され、前記複数の記録層のうち前記アクセス対象の記録層で反射された前記戻り光を前記信号光成分とし、前記複数の記録層のうち前記アクセス対象の記録層以外の記録層で反射された前記戻り光を前記迷光成分とし、前記戻り光から前記信号光成分を抽出する。【００６９】
従って、光路を増やすことなく、簡易な構成で、フォーカスエラー検出およびトラッキングエラー検出を行うことができる。また、複数の情報記録層を有する多層ディスクを精度良く記録再生することができる。【００７０】
次に、図７の受光パターンの受光素子１１を用いて、戻り光８から、信号光である再生光と、迷光とを分離抽出する効果を減少させることなく、フォーカスエラー信号オフセットを補正し、集光スポットの焦点誤差発生を抑制可能にする構成について説明する。なお、特開２００６−２５２５５９号公報には、前提となる技術が記載されている。【００７１】
まず、問題点について説明する。例えば、図１を参照して、通常、光ディスク７の上の情報トラックの偏芯が存在するので、光ディスク７が回転したときの前記情報トラック位置は、対物レンズ６で集光される光スポットを基準として光ディスク７の半径方向に、ばらつきを有する。そこで、通常の光ヘッド装置は、対物レンズ６を移動させる制御手段と対物レンズ可動機構とを備える。その光ヘッド装置では、受光素子１１の受光エレメントで検出される出力信号から生成されるトラッキングエラー信号をもとにして、上述の制御手段および対物レンズ可動機構により、対物レンズ６を移動させる。これにより、光ヘッド装置は、前記情報トラックの変動位置に、対物レンズ６で集光した光スポットを追従させている。【００７２】
図１に係る光ヘッド装置では、ｙ方向は、光ディスク７の半径方向に設定されている。そこで、図１に係る光ヘッド装置の図示しない制御手段および対物レンズ可動機構は、焦点の調節制御と前記情報トラックへの追従制御をそれぞれ行うため、対物レンズ６をｚ方向とｙ方向にそれぞれ移動させるものとする。【００７３】
この場合、上述の情報トラックへの追従制御を行うために、対物レンズ６を、ｙ方向（すなわち、光ディスク７のラジアル方向）へ移動（以下、「レンズシフト」と記すこともある）させると、受光素子１１上に投影される光ビーム（戻り光８）も、ｙ方向に移動する。【００７４】
一方、本発明に係る抽出光学系では、図５を用いて説明したように、位相板２０ａと位相板２０ｂとの境界Ｂ１、および、位相板２１ａと位相板２１ｂとの境界Ｂ２を、ｙ方向に平行に設定した。すなわち、シリンドリカルレンズ１０で光ビームに非点収差が付加されることで最小錯乱円が生じる位置よりも、光軸方向（−ｚ方向）にシリンドリカルレンズ１０に近い側で線状に結像する焦線Ｆｉ＿Ｌ１と平行な方向に、境界Ｂ１および境界Ｂ２を設定した。これにより、戻り光８から、信号光成分と迷光成分との分離抽出を行った。【００７５】
図５に係る構造において、境界Ｂ１および境界Ｂ２と直交した方向（ｘ方向）への光軸ずれが生じると、信号光成分と迷光成分との分離抽出効果が減少する。そのため、前記情報トラックの変動位置に、対物レンズ６で集光した光スポットを追従させるための対物レンズ６のレンズシフトを、上述したとおりにｙ方向のみに限定することにより、光軸ずれをｙ方向のみに限定すれば、上記の分離抽出効果の減少を防ぎつつ、トラッキングエラー信号のオフセットを小さくすることができる。【００７６】
しかしながら、レンズシフト方向と、境界Ｂ１，Ｂ２の方向を一致（ここではｙ方向に一致）させた場合には、前述したとおり図８で示した受光素子１１上のｙ方向に、受光ビームも移動する。このとき、フォーカスエラー信号をＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｄ１＋Ｄ２）の演算式により生成すると、フォーカスエラー信号では、オフセットが発生して、光ディスク７での焦点誤差が生じ、再生性能が劣化するという問題があった。【００７７】
図８は、その問題を解決するための光ヘッド装置が記載されている。この光ヘッド装置は、上述の受光素子１１と、フォーカスエラー信号生成回路１２とを備える。フォーカスエラー信号生成回路１２は、受光素子１１の受光面４０の各受光エレメントより出力される電気信号（Ａ，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ，Ｄ１，Ｄ２）を組み合わせて演算する。そして、フォーカスエラー信号ＦＥＳを補正してなるフォーカスエラー信号ＦＥＳ＿Ｓを生成する。なお、図８に係る光ヘッド装置が備える抽出光学系の構成は、図１に係る構成と同じものであるとし、図示、および、各構成部品の説明は省略する。【００７８】
フォーカスエラー信号生成回路１２は、ＦＥＳ生成回路１３と、Ｐ１生成回路１４と、Ｐ２生成回路１５とを含む。ＦＥＳ生成回路１３は、フォーカスエラー信号ＦＥＳを下記の式（１）の演算式より生成する。【００７９】
ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｄ１＋Ｄ２）・・・（１）
Ｐ１生成回路１４は、Ｐ１＝（（Ａ＋Ｂ１＋Ｂ２）−（Ｃ＋Ｄ１＋Ｄ２））／（Ａ＋Ｂ１＋Ｂ２＋Ｃ＋Ｄ１＋Ｄ２）の演算式よりＰ１を生成する。Ｐ２生成回路１５は、Ｐ２＝（（Ａ＋Ｄ１＋Ｄ２）−（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｃ））／（Ａ＋Ｂ１＋Ｂ２＋Ｃ＋Ｄ１＋Ｄ２）の演算式よりＰ２を生成する。このフォーカスエラー信号生成回路１２は、生成した出力信号Ｐ１と、生成した出力信号Ｐ２とを乗算したものに、さらにゲイン値Ｋを乗算して得られる演算信号（Ｋ×Ｐ１×Ｐ２）を、式（１）のＦＥＳに加算して、補正フォーカスエラー信号ＦＥＳ＿Ｓを生成する。すなわち、補正フォーカスエラー信号ＦＥＳ＿Ｓは、下記の式（２）により生成される信号となる。【００８０】
ＦＥＳ＿Ｓ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｄ１＋Ｄ２）＋Ｋ１×Ｐ１×Ｐ２・・・（２）
前記ゲインＫの極性は、正または負の値に設定され、対物レンズ６をｙ方向にレンズシフトしたときの補正フォーカスエラー信号ＦＥＳ＿Ｓのオフセットが、ゲインＫ＝０とした場合に比べて小さくなるように、Ｋの値を調整する。【００８１】
このような補正フォーカスエラー信号ＦＥＳ＿Ｓを用いれば、特開２００６−２５２５９９号公報に記載されるように、レンズシフト時のフォーカスエラー信号ＦＥＳのオフセットを補正することができる。さらに、レンズシフト時でも、信号光成分と迷光成分の分離抽出効果を減少させないため、再生性能が劣化しない光ヘッド装置を実現することができる。【００８２】
次に、本実施の形態に係る光ヘッド装置について説明する。図９は、所定の基準位置からのレンズシフト量ΔＬＳに対する出力信号Ｐ１および出力信号Ｐ２の変化を示したグラフである。ここでは、便宜上、レンズシフトΔＬＳ＝０のときに、Ｐ１＝０となる位置に受光素子１１が配置されているものとして、これを基準に説明する。ただし、この基準は便宜上のものであり、必ずしもレンズシフトΔＬＳ＝０のときにＰ１＝０となる位置に受光素子１１が配置されている必要はない。【００８３】
出力信号Ｐ１および出力信号Ｐ２それぞれは、レンズシフトΔＬＳに対して比例関係にあるため、出力信号Ｐ２は、出力信号Ｐ１に対して比例する。すなわち、出力信号Ｐ２は、出力信号Ｐ１を変数として、式（３）のように表すことができる。【００８４】
Ｐ２＝Ｋ１２×Ｐ１＋ｐ０・・・（３）
ここで、Ｋ１２は、出力信号Ｐ１と出力信号Ｐ２の傾き比率に相当する値であり、ｐ０はレンズシフトΔＬＳ＝０時の出力信号Ｐ２の値である。これにより、補正フォーカスエラー信号ＦＥＳ＿Ｓの式（２）に、Ｐ２の式（３）を代入すると、Ｐ１を２乗した値が加えられた下の演算式（４）となる。なお、この式（４）において、（Ｋ×Ｋ１２）はひとつの係数値にまとめた構成であってもよい。【００８５】
ＦＥＳ＿Ｓ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｄ１＋Ｄ２）＋Ｋ×Ｋ１２×Ｐ１×Ｐ１＋ｐ０×Ｐ１・・・（４）
以上のように、受光素子１１の分割受光面である受光面４０は、戻り光８を互いに２分割して受光する複数の受光面領域（（Ａ＋Ｂ１＋Ｂ２）、（Ｃ＋Ｄ１＋Ｄ２）、（Ａ＋Ｃ）、（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｄ１＋Ｄ２））を含む。フォーカスエラー信号ＦＥＳは、ＦＥＳ生成回路１３において、前記複数の受光面領域における出力信号同士を組み合わせて、式（１）により演算され、戻り光８と受光素子１１の位置ずれに対応する。【００８６】
本実施の形態に係る光ヘッド装置は、第１の受光面領域（Ａ＋Ｂ１＋Ｂ２）における出力信号と、当該第１の受光面領域と戻り光８を分けて受光する第２の受光面領域（Ｃ＋Ｄ１＋Ｄ２）における出力信号との差信号Ｐ１の２乗に比例した値を用いて、式（４）のように、フォーカスエラー信号ＦＥＳのオフセットを補正する。図１０は、式（４）の演算を可能にする本実施の形態に係る光ヘッド装置の構成を示す図である。【００８７】
このように、本実施の形態に係る光ヘッド装置によれば、図８に係る構成と同様に、信号光成分と迷光成分との分離抽出効果を減少させることなく、かつ、フォーカスエラー信号ＦＥＳのオフセットを補正できる光ヘッド装置を得ることができる。さらに、本実施の形態に係る光ヘッド装置によれば、図８に係る構成に比べて、Ｐ２生成回路１５を削減することができるため、簡略化した構成にすることができる。その結果、低コスト化を実現することもできる。【００８８】
なお、Ｐ１の代わりとして、Ｐ３＝（（Ａ＋Ｂ１＋Ｄ１）−（Ｃ＋Ｂ２＋Ｄ２））／（Ａ＋Ｂ１＋Ｂ２＋Ｃ＋Ｄ１＋Ｄ２）の演算式で得られるＰ３を用いて、同様な効果を得ることができる。【００８９】
また、さらに出力信号Ｐ１および出力信号Ｐ２はそれぞれ、レンズシフトΔＬＳに対して比例関係であることから、出力信号Ｐ１および出力信号Ｐ２は、レンズシフトΔＬＳを変数として、Ｐ１＝Ｋｍ×ΔＬＳ、Ｐ２＝Ｋ１２×Ｋｍ×ΔＬＳ＋ｐ０によって表現することができる。ここで、Ｋｍは、ΔＬＳに対する出力信号Ｐ１の変化率である。これにより、補正フォーカスエラー信号ＦＥＳ＿Ｓは、下記の演算式（５）により算出される。この式（５）において、（Ｋ×Ｋ１２×Ｋｍ）、および、（ｐ０×Ｋｍ）それぞれは、ひとつの係数値にまとめた構成であってもよい。【００９０】
ＦＥＳ＿Ｓ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｄ１＋Ｄ２）＋Ｋ×Ｋ１２×Ｋｍ×ΔＬＳ×ΔＬＳ＋ｐ０×Ｋｍ×ΔＬＳ・・・（５）
補正フォーカスエラー信号ＦＥＳ＿Ｓが、このように表せるため、本実施の形態に係る光ヘッド装置は、上述の信号差Ｐ１の２乗に比例した値を用いる代わりに、レンズシフトΔＬＳの２乗に比例した値を用いてもよい。この場合、本実施の形態に係る光ヘッド装置は、対物レンズ６の変位であるレンズシフトΔＬＳの２乗に比例した値を用いて、式（５）のように、フォーカスエラー信号ＦＥＳのオフセットを補正する。このような構成にしても、上述と同様の効果を得ることができる。【００９１】
なお、レンズシフトΔＬＳは、対物レンズ６の物理的な移動距離に応じて増減する信号を用いればよく、例えば、対物レンズ６用に別途も受けたレンズポジションセンサの出力や、対物レンズ６を光ディスク７のラジアル方向（ｙ方向）へトラッキング制御する際のトラッキング制御信号を利用してもよい。【００９２】
また、上記では説明を省略しているが、複数の光ビームを光ディスク７へ照射させるとともに、前記複数の光ビームの戻り光８を個別に受光する分割された分割受光面４０を有する受光素子１１により、複数の戻り光８を受光してもよい。そして、前記複数の戻り光８の検出信号を組み合わせて演算される信号により、対物レンズ６のレンズシフトΔＬＳに伴い、トラッキングエラー信号のオフセットを補正する構成であってもよい。【００９３】
以上で説明した構成によれば、光路を増やすことなく、簡易な構成で、フォーカスエラー検出およびトラッキングエラー検出を行うことができる。また、複数の情報記録層を有する多層ディスクを精度良く記録再生することができる。【００９４】
なお、本発明の実施の形態では、本発明の抽出光学系を、多層ディスクを再生、または、多層ディスクに記録を行う光ヘッド装置の光学系の場合について説明した。しかし、これに限ったものではなく、信号光成分を検出対象物から反射してきた光の成分とし、迷光成分を前記検出対象物から反射してきた光の成分とし、アクセス対象の記録層を前記検出対象物とし、それ以外の記録層を前記検出対象物以外とすることで、一般化することができる。例えば、検出対象物からの反射光成分と、前記検出対象物と異なる距離に存在する前記検出対象物以外からの反射光成分とを分離する光学系、例えば、光学測定器の光学系、光学分析器の光学系などにも適用することができる。【００９５】
この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、全ての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【図１】
2009050940.tif 000003
【図２】
2009050940.tif 000004
【図３】
2009050940.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年1月27日(2010.1.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
上記目的を解決するため、請求項１記載の抽出光学系は、信号光成分と迷光成分とが混在する光束から前記信号光成分を抽出する抽出光学系であって、前記光束は、前記光束を集光する集光光学素子および前記光束に非点収差を付加する非点収差付加手段を介して与えられ、前記光束の直交関係の偏光成分に対して波長の（＋１／４）倍の位相差を発生させる第一の位相変更領域、および前記光束の直交関係の偏光成分に対して波長の（−１／４）倍の位相差を発生させる第二の位相変更領域からなる第一の位相素子と、前記光束の直交関係の偏光成分に対して波長の（＋１／４）倍の位相差を発生させる第三の位相変更領域、および前記光束の直交関係の偏光成分に対して波長の（−１／４）倍の位相差を発生させる第四の位相変更領域からなる第二の位相素子と、前記第一の位相素子を透過してきた前記信号光成分および前記迷光成分のうち、それらの偏光方向に応じて、前記信号光成分のみを透過させる、もしくは前記迷光成分のみを吸収または反射させる分離素子とを備え、前記第一の位相素子は、前記集光光学素子で集光された前記信号光成分が前記非点収差付加手段により最小錯乱円となる前記集光光学素子の光軸上の第一の焦点位置より前記集光光学素子側において前記信号光成分が線状に結像する第一の焦線に平行で且つ前記集光光学素子の光軸に直交する第一の境界線により、前記第一の位相変更領域と前記第二の位相変更領域とに分割され、前記第二の位相素子は、前記第一の境界線と平行な第二の境界線により、前記第三の位相変更領域と前記第四の位相変更領域とに分割され、前記第一の位相変更領域と前記第三の位相変更領域とは、前記第一の焦線を中心に対称に配置され、前記第二の位相変更領域と前記第四の位相変更領域とは、前記第一の焦線を中心に対称に配置され、前記第一の位相素子は、前記第一の焦点位置と、前記第一の焦線との間に配置され、前記第二の位相素子は、前記第一の焦点位置より前記集光光学素子側で前記迷光成分が最小錯乱円となる第二の焦点位置より前記集光光学素子側において前記迷光成分が線状に結像する第二の焦線と、前記第一の焦線との間に配置されることを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
位相板２０ａおよび位相板２１ａは、戻り光８の直交関係の偏光成分に対して波長の（＋１／４）倍の位相差を発生させる＋λ／４位相板であり、位相板２０ｂおよび位相板２１ｂは、戻り光８の直交関係の偏光成分に対して波長の（−１／４）倍の位相差を発生させる−λ／４位相板である。位相素子２０は＋ｘ側に配置される−λ／４位相板２０ｂと−ｘ側に配置される＋λ／４位相板２０ａとで構成される位相素子であり、位相素子２１は＋ｘ側に配置される＋λ／４位相板２１ａと−ｘ側に配置される−λ／４位相板２１ｂとで構成される位相素子である。言い換えれば、位相素子２０は、境界線Ｂ１により、位相板２０ａと位相板２１ａとに分割されており、位相素子２１は、境界線Ｂ２により、位相板２１ａと位相板２１ａとに分割されている（厳密には、位相素子２０，２１は有限の厚みを有しているので、境界線Ｂ１，Ｂ２は、線状ではなく面状であるが、説明の都合上、境界線と呼ぶ）。検光子２２は一方向の偏光のみを通過する検光子であり、受光面１３は検光子２２を透過した光を受光する図１及び図３に記載された受光素子１１に設けられた受光面である。また、焦線Ｆｉ＿Ｌ０は迷光Ｒｓ＿Ｌ０の焦線、焦線Ｆｉ＿Ｌ１は再生光Ｒ＿Ｌ１の焦線、焦線Ｆｉ＿Ｌ２は迷光Ｒｓ＿Ｌ２の焦線をそれぞれ示している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
そして、前記第一の位相素子は、前記集光光学素子で集光された前記信号光成分が前記非点収差付加手段により最小錯乱円となる前記集光光学素子の光軸上の第一の焦点位置より前記集光光学素子側において前記信号光成分が線状に結像する第一の焦線（焦線Ｆｉ＿Ｌ１）に平行で且つ前記集光光学素子の光軸に直交する第一の境界線（境界線Ｂ２）により、前記第一の位相変更領域と前記第二の位相変更領域とに分割され、前記第二の位相素子は、前記第一の境界線と平行な第二の境界線（境界線Ｂ１）により、前記第三の位相変更領域と前記第四の位相変更領域とに分割され、前記第一の位相変更領域と前記第三の位相変更領域とは、前記第一の焦線を中心に対称に配置され、前記第二の位相変更領域と前記第四の位相変更領域とは、前記第一の焦線を中心に対称に配置され、前記第一の位相素子は、前記第一の焦点位置と、前記第一の焦線との間に配置され、前記第二の位相素子は、前記第一の焦点位置より前記集光光学素子側で前記迷光成分が最小錯乱円となる第二の焦点位置より前記集光光学素子側において前記迷光成分が線状に結像する第二の焦線（焦線Ｆｉ＿Ｌ０）と、前記第一の焦線との間に配置される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
次に、図７の受光パターンの受光素子１１を用いて、戻り光８から、信号光である再生光と、迷光とを分離抽出する効果を減少させることなく、フォーカスエラー信号オフセットを補正し、集光スポットの焦点誤差発生を抑制可能にする構成について説明する。なお、特開２００６−２５２５９９号公報には、前提となる技術が記載されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
なお、レンズシフトΔＬＳは、対物レンズ６の物理的な移動距離に応じて増減する信号を用いればよく、例えば、対物レンズ６用に別途設けたレンズポジションセンサの出力や、対物レンズ６を光ディスク７のラジアル方向（ｙ方向）へトラッキング制御する際のトラッキング制御信号を利用してもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光成分（Ｒ＿Ｌ１）と迷光成分（Ｒｓ＿Ｌ０，Ｒｓ＿Ｌ２）とが混在する光束から前記信号光成分を抽出する抽出光学系（３０）であって、
前記光束は、前記光束を集光する集光光学素子（９）および前記光束に非点収差を付加する非点収差付加手段（１０）を介して与えられ、
前記光束の直交関係の偏光成分に対して波長の（＋１／４）倍の位相差を発生させる第一の位相変更領域（２１ａ）、および前記光束の直交関係の偏光成分に対して波長の（−１／４）倍の位相差を発生させる第二の位相変更領域（２１ｂ）からなる第一の位相素子（２１）と、
前記光束の直交関係の偏光成分に対して波長の（＋１／４）倍の位相差を発生させる第三の位相変更領域（２０ａ）、および前記光束の直交関係の偏光成分に対して波長の（−１／４）倍の位相差を発生させる第四の位相変更領域（２０ｂ）からなる第二の位相素子（２０）と、
前記第一の位相素子（２１）を透過してきた前記信号光成分（Ｒ＿Ｌ１）および前記迷光成分（Ｒｓ＿Ｌ０，Ｒｓ＿Ｌ２）のうち、それらの偏光方向に応じて、前記信号光成分（Ｒ＿Ｌ１）のみを透過させる、もしくは前記迷光成分（Ｒｓ＿Ｌ０，Ｒｓ＿Ｌ２）のみを吸収または反射させる分離素子（２２）と
を備え、
前記第一の位相素子（２１）は、前記集光光学素子（９）で集光された前記信号光成分（Ｒ＿Ｌ１）が前記非点収差付加手段（１０）により最小錯乱円となる前記集光光学素子（９）の光軸上の第一の焦点位置より前記集光光学素子側において前記信号光成分が線状に結像する第一の焦線（Ｆｉ＿Ｌ１）に平行で且つ前記集光光学素子（９）の光軸に直交する第一の境界線（Ｂ２）により、前記第一の位相変更領域（２１ａ）と前記第二の位相変更領域（２１ｂ）とに分割され、
前記第二の位相素子（２０）は、前記第一の境界線（Ｂ２）と平行な第二の境界線（Ｂ１）により、前記第三の位相変更領域（２０ａ）と前記第四の位相変更領域（２０ｂ）とに分割され、
前記第一の位相変更領域（２１ａ）と前記第三の位相変更領域（２０ａ）とは、前記第一の焦線を中心に対称に配置され、
前記第二の位相変更領域（２１ｂ）と前記第四の位相変更領域（２０ｂ）とは、前記第一の焦線を中心に対称に配置され、
前記第一の位相素子（２１）は、前記第一の焦点位置と、前記第一の焦線（Ｆｉ＿Ｌ１）との間に配置され、
前記第二の位相素子（２０）は、前記第一の焦点位置より前記集光光学素子（９）側で前記迷光成分が最小錯乱円となる第二の焦点位置より前記集光光学素子側において前記迷光成分が線状に結像する第二の焦線（Ｆｉ＿Ｌ０）と、前記第一の焦線（Ｆｉ＿Ｌ１）との間に配置される
抽出光学系。
【請求項２】
前記第一の焦点位置に配置され、前記分離素子（２２）を透過した前記信号光成分（Ｒ＿Ｌ１）または前記迷光成分（Ｒｓ＿Ｌ０，Ｒｓ＿Ｌ２）を電気信号に変換する受光素子（１１）
をさらに備える請求項１に記載の抽出光学系。
【請求項３】
前記第一の位相素子（２１）および前記第二の位相素子（２０）は、周期的な凹凸形状をなす多層膜からなるフォトニクス結晶により構成されている
請求項１または請求項２に記載の抽出光学系。
【請求項４】
前記第一の位相素子（２１）および前記第二の位相素子（２０）は、高分子配向膜または液晶高分子または光学結晶からなる複屈折性材料により構成されている
請求項１または請求項２に記載の抽出光学系。
【請求項５】
前記第一の位相素子（２１）および前記第二の位相素子（２０）は、透明部材（２５）を介して一体化固定されている
請求項１または請求項２に記載の抽出光学系。
【請求項６】
請求項２に記載の抽出光学系と、
複数の記録層（Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２）を有する光ディスク（７）に前記光束を出射する光源（１）と、
前記光源（１）から出射された前記光束を前記複数の記録層（Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２）のうちアクセス対象の記録層に集光する対物レンズ（６）と
を備え、
前記抽出光学系（３０）は、前記光ディスク（７）で反射された前記対物レンズ（６）を介した戻り光（８）の光路上に前記集光光学素子（９）および前記非点収差付加手段（１０）とともに配置され、前記複数の記録層（Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２）のうち前記アクセス対象の記録層で反射された前記戻り光（８）を前記信号光成分（Ｒ＿Ｌ１）とし、前記複数の記録層（Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２）のうち前記アクセス対象の記録層以外の記録層で反射された前記戻り光（８）を前記迷光成分（Ｒｓ＿Ｌ０，Ｒｓ＿Ｌ２）とし、前記戻り光（８）から前記信号光成分（Ｒ＿Ｌ１）を抽出する
光ヘッド装置。
【請求項７】
前記受光素子（１１）は、前記対物レンズ（６）の位置制御を行うためのフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）またはトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）を検出するための分割受光面（４０）を有する
請求項６に記載の光ヘッド装置。
【請求項８】
前記対物レンズ（６）がレンズシフトする方向を前記第二の位相素子（２０）の第二の境界線（Ｂ１）及び前記第一の位相素子（２１）の第一の境界線（Ｂ２）と平行とする、請求項６または請求項７のいずれかに記載の光ヘッド装置。
【請求項９】
前記受光素子（１１）は、前記分割受光面（４０）の各面を組み合わせてなり、前記戻り光（８）を互いに２分割して受光する複数の受光面領域を有し、
前記フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）は、前記複数の受光面領域（４０）における出力信号同士を組み合わせて演算され、前記戻り光（８）と前記受光素子（１１）との位置ずれに対応し、
第１の前記受光面領域（Ａ＋Ｂ１＋Ｂ２）における出力信号と、当該第１の受光面領域（Ａ＋Ｂ１＋Ｂ２）と前記戻り光（８）を分けて受光する第２の前記受光面領域（Ｃ＋Ｄ１＋Ｄ２）における出力信号との差信号（Ｐ１）の２乗に比例した値を用いて、前記フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）のオフセットを補正する、
請求項７または請求項８に記載の光ヘッド装置。
【請求項１０】
前記受光素子（１１）は、前記分割受光面（４０）の各面を組み合わせてなり、前記戻り光（８）を互いに２分割して受光する複数の受光面領域を有し、
前記フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）は、前記複数の受光面領域（４０）における出力信号同士を組み合わせて演算され、前記戻り光（８）と前記受光素子（１１）との位置ずれに対応し、
前記対物レンズ（６）の変位（ΔＬＳ）の２乗に比例した値を用いて、前記フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）のオフセットを補正する、
請求項７または請求項８に記載の光ヘッド装置。
【国際調査報告】
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