(57)【要約】課題  回折限界以下の小さな記録マークを含む超解像光ディスクの再生時においても、低周波ノイズ成分が小さい再生信号を効率よく検出し、再生品質を向上できる光ヘッド装置を提供する。解決手段  光ディスク７からの反射光に対して機能する、復路光路中の対物レンズの出射瞳径Ｄ２を往路光路中の入射瞳径Ｄ１よりも大きくする開口制御手段７０を設け、入射瞳径Ｄ１より大きい範囲の反射光を受光素子１１により検出することにより、高ＮＡで製造コストの高い対物レンズを用いることなく、低周波ノイズ成分割合の少ない前記反射光の周辺部を効率よく受光検出し、品質のよい再生信号を得る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から放射される光ビームを集光して光ディスクの情報記録層へ集光ビームを形成する対物レンズと、
複数の受光面を有し、前記光ディスクからの反射光を、前記複数の受光面のそれぞれで受光される光量を電気信号に変換し、前記光ディスクの情報再生信号及び／又は誤差検出信号を検出する受光素子と
前記対物レンズにおける前記光ビームの入射瞳径よりも前記対物レンズにおける前記反射光の出射瞳径を大きくする開口制御手段と
を含み、
前記入射瞳径より大きい範囲の反射光を前記受光素子により検出して、前記受光素子から出力される電気信号の和信号又は差信号を再生信号とすることを特徴する光ヘッド装置。
【請求項２】
前記受光素子は、
前記反射光の周辺部を領域で受光する第１の受光面と前記反射光の中央部を受光する第２の受光面と、
前記第１の受光面の領域及び前記第２の受光面の領域それぞれからの電気信号ごとに信号レベルを可変できる信号レベル変換手段を有し、
前記信号レベル変換手段からの前記第１の受光面からの電気信号と前記信号レベル変換手段からの前記第２の受光面からの電気信号の和信号又は差信号を再生信号とすることを特徴する請求項１に記載の光ヘッド装置。
【請求項３】
前記開口制御手段は、前記対物レンズの有効入射瞳径の略円形状の境界により分割される前記境界の内側領域と外側領域とを有した開口制御素子と、前記開口制御素子と前記対物レンズの間に配置される１／４波長板から成り、
前記内側領域が前記光ビームを透過させる透過領域であり、且つ前記外側領域が複屈折材料が充填又は装荷された偏光回折格子領域であることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項４】
前記開口制御手段は、前記対物レンズの設計上の有効入射瞳径の略円形状の境界により分割される前記境界の内側領域と外側領域を有した開口制御素子と、前記開口制御素子と前記対物レンズの間に配置され、且つ一方向の偏光成分のみを透過させる検光子から成り、
前記外側領域が前記光ビームの偏光を９０°回転する１／２波長板であることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項５】
前記１／２波長板は、複屈折材料が充填又は装荷された偏光回折格子であるとともに、前記偏光回折格子の格子ピッチが前記光ビームの波長以下のサブ波長回折格子であることを特徴とする請求項４に記載の光ヘッド装置。
【請求項６】
前記１／２波長板は、水晶又は液晶材料によって構成されていることを特徴とする請求項４に記載の光ヘッド装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の光ヘッド装置を備え、
前記光ディスクとして超解像ディスクを用いること
を特徴とする光ディスク再生システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光記録再生媒体、特に超解像方式を採用した光記録再生媒体に対して情報の記録または再生を行う光ヘッド装置に係わるものである。
【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。
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。【０００５】
近年、光記録の分野においては、光の強度によって屈折率が変化する非線形なマスク層が成膜された超解像光ディスクを用いた高密度記録方式が研究されている。
この方式では、光ディスクに集光スポット内の光強度の大きい又は温度の高い局所的な部分に屈折率変化をもたらすことで、光ヘッド装置の光学要素である集光レンズの開口数ＮＡと光の波長λから決まる回折限界λ／４ＮＡよりも小さなマークを再生することができる。（例えば、非特許文献１）【０００６】
上記のような超解像光ディスクでは、前記マスク層で光が吸収される分、従来の光ディスクにおける再生パワーに比べて大きな再生パワーが必要となる。結果として、再生信号上に低周波ノイズ（又はディスクノイズ）が顕著に現れる。（例えば、非特許文献２）【０００７】
上記の低周波ノイズは回折限界の空間周波数よりも低い帯域で主に出現する。【０００８】
ところで、光ディスクの再生基本原理は凹凸によるマーク又は屈折率差によるマークからの回折された光が開口数ＮＡの対物レンズを透過してきた戻り光を受光部で検出して再生信号を得る。すなわち、空間周波数の大きなマーク列からの回折光は開口数ＮＡの前記対物レンズの径の周辺部に多く含まれる。これに対し空間周波数の小さなマーク列からの回折光は前記対物レンズの径の中央部に多く含まれ、すなわち前記低周波ノイズも対物レンズの径に対して中央部に多く含まれる。また、高密度化に伴い最短マーク列の空間周波数が大きくなるほど前記最短マークによる回折光の回折角が大きくなり対物レンズに取り込まれる光量は小さくなる傾向にある。
したがって、高密度化にともない、信号―雑音比が低下する。特に、最短マークが回折限界以下になると低下は顕著になる。また、超解像光ディスクでは、再生パワーが大きくなるので低周波ノイズも大きくなり、さらに信号―雑音比が低下する。【０００９】
超解像光ディスクでは、低域ノイズ成分に対する再生信号成分の比が大きく観測される戻り光ビームの周辺部を強調して再生信号を生成する方法が有効と考えられ、光量は小さい前記戻り光ビームの周辺部をロスなく、できる限り多く検出できることが望まれている。【００１０】
一般に、光ディスクを記録又は再生する装置では、光源から放射された光ビームは、対物レンズにより光ディスク上に集光された後、前記光ディスクで反射又は回折されて戻り光ビームとして再度前記対物レンズで取り込まれ、受光素子へ導かれる。そして、前記受光素子から出力される電気信号をもとに再生信号が生成される。【００１１】
前記対物レンズにより光ディスク上に良好な品質の集光スポットを形成するには、対物レンズの設計上決められた光の集光に有効な入射瞳径（有効入射瞳径）の光ビームを前記対物レンズに入射させるために所定の開口制限が必要となる。【００１２】
この開口制限は、前記有効入射瞳径以上の範囲の光ビームを遮光させるものが多く、例えば、対物レンズを保持する対物レンズフォルダに前記有効入射瞳径に合った開口部を設けることによりこれを実現させている。【００１３】
一方、光ディスクからの戻り光ビームについても、前記開口部を通り抜けた有効入射瞳径の範囲内の光ビーム以外は遮光され、前述したように光ディスクで反射又は回折された戻り光ビームのうち前記有効入射瞳径の範囲内に制限された光ビームのみが受光素子へ導かれる。【００１４】
ここで、光ビームをすべて理想的な光線として扱えば、戻り光ビームが対物レンズで平行光束に変換されると、おのずと前記有効入射瞳径と等しい光束径の光ビームとなる。すなわち、有効入射瞳径と戻り光ビームの径は等しくなるが、実際の戻り光ビームは、光ディスクによる回折や伝播中の回折作用によって光ビームは広がり、前記有効入射瞳以上の径となって対物レンズへ再入射しており、前記開口部のように有効入射瞳径と対物レンズの出射瞳径が等しい場合には、戻り光ビームが開口制限を受けていることになる。【００１５】
前記戻り光ビームの周辺部を多く取り込む方法として、開口数の大きい対物レンズを使用して、前記出射瞳のみならず有効入射瞳も大きくして、再生分解能自体を高める方法が考えられるが、この場合、集光スポットの品質に悪影響を及ぼさないように開口数を大きくした分まで集光性能を保証された、製造コストの高い対物レンズを用いなければならず、安価な光ヘッド装置を提供することができなくなる。【００１６】
【非特許文献１】“Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｅｙｅ  Ｐａｔｔｅｒｎ  ｏｎ  Ｓｕｐｅｒ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｎｅａｒ−Ｆｉｅｌｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  Ｄｉｓｋ  ｗｉｔｈ  Ｗｒｉｔｅ−Ｓｔｒａｔｅｇｙ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ”，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．,Ｖｏｌ．４３，Ｎｏ．７Ａ，２００４，ｐｐ.４２１２−４２１５
【非特許文献２】“Ｌｏｗ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｕｐｅｒ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｎｅａｒ−Ｆｉｅｌｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  Ｄｉｓｃ  ｗｉｔｈ  Ｐｌａｔｉｎｕｍ−Ｏｘｉｄｅ  Ｌａｙｅｒ”，ＯＤＳ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｄｉｇｅｓｔ，ＴｈＣ３（２００５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
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、コストの高い大きな開口数の対物レンズを用いることなく、戻り光ビームの周辺部をロスなく効率よく検出して、低域ノイズ成分に対する再生信号成分の比が大きい再生信号を検出する光ヘッド装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この発明に係る光ヘッド装置は、光源と、前記光源から放射される光ビームを集光して光ディスクの情報記録層へ集光ビームを形成する対物レンズと、複数の受光面を有し、前記光ディスクからの反射光を、前記複数の受光面のそれぞれで受光される光量を電気信号に変換し、前記光ディスクの情報再生信号及び／又は誤差検出信号を検出する受光素子と
前記対物レンズにおける前記光ビームの入射瞳径よりも前記対物レンズにおける前記反射光の出射瞳径を大きくする開口制御手段とを含み、前記入射瞳径より大きい範囲の反射光を前記受光素子により検出して、前記受光素子から出力される電気信号の和信号又は差信号を再生信号とすることを特徴するものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、製造コストの高い開口数の大きな対物レンズを用いることなく、戻り光ビームの周辺部をロスなく検出して、低域ノイズ成分に対する再生信号成分の比が大きい再生信号を得る光ヘッド装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１による光ヘッド装置の全体構成を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係わる光ヘッド装置の開口制御素子の概略構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係わる光ヘッド装置の受光素子の受光面の一例と戻り光ビーム及び再生信号演算回路の概略図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係わる光ヘッド装置の開口制御素子と１／４波長板による開口制御手段の機能を説明する機能説明図である。
【図５】本発明の実施の形態２による光ヘッド装置の全体構成を示す概略構成図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係わる光ヘッド装置の開口制御素子の概略構成図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係わる光ヘッド装置の開口制御素子と検光子による開口制御手段の機能を説明する機能説明図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  半導体レーザ
２ａ，２ｂ，２ｃ  光ビーム
３  コリメータレンズ
４  ビームスプリッタ
５，１５  開口制御素子
６  １／４波長板
７  光ディスク
８  対物レンズ
９  戻り光ビーム
１０  集光レンズ
１１  受光素子
１６  検光子
２０  格子基板
２１  格子溝
３０，３１，３２，３３  光ビーム
４０，４１，４２  エレメント
５０，５１，５２，５３，５４  ゲイン回路
７０，７１  開口制御手段
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１を図１〜図４に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態１に係わる光ヘッド装置の構成を示す概略構成図である。【００２３】
１は波長λの光を放射する半導体レーザ、２ａは前記半導体レーザ１から放射される略直線偏光の光ビーム、３は前記光ビーム２ａを略平行な光ビーム２ｂに変換するコリメータレンズ、４は反射透過の機能を有し前記光ビーム２ｂを反射させるビームスプリッタ、５は入射する光の偏光方向によって回折作用に異方性を有する開口制御素子であり、光ビーム２ｂの光束のうち直径Ｄ１の中央円形部の光のみを略平行光束として透過させる機能を有する。６は直線偏光を円偏光に変換する１／４波長板、光ビーム２ｃは前記開口制御素子５の直径Ｄ１の中央円形部を透過した後に前記１／４波長板６を透過した光ビーム、７は情報記録面を有する光ディスク、８は光ビーム２ｃを前記光ディスク７の情報記録面上に集光スポットを形成する対物レンズ、９は前記光ディスク７で反射及び回折される戻り光ビーム、１０は前記対物レンズ８、前記１／４波長板６、前記開口制御素子５、及び前記ビームスプリッタ４を透過してきた戻り光ビーム９を収束光ビームに変換する集光レンズ、１１は収束光ビームとなった前記戻り光ビーム９を受光してその受光量を検出できる受光素子である。図１では、戻り光ビーム９の光束径は光ビーム２ｂの光束径よりも大きく示されているが、これに限らず、光ビーム２ｂの光束径が戻り光ビーム９の光束径よりも大きくてもよく、本発明の効果になんら影響はない。【００２４】
図２は、前記受光素子１１の受光面、前記受光面で受光される前記戻り光ビームＱ、前記受光面の分割領域であるエレメント４０〜４２と、前記エレメント４０〜４２のそれぞれで受光された光量に対応した電気信号の出力Ａ〜Ｃから再生信号を生成する演算回路を示したものである。【００２５】
５０〜５２はそれぞれ、前記出力Ａ〜Ｃの信号レベルを変換するゲイン回路であり、それぞれゲイン値Ｋａ〜Ｋｃをもつ。また、５３は加算器、５４はゲイン値Ｋｒｆを持つゲイン回路である。これらゲイン回路５０〜５２、５４はお互いにその機能を実質的に兼用できる場合には省略できる。【００２６】
再生信号ＲＦはＲＦ＝Ｋｒｆ×（Ｋａ×Ａ＋Ｋｂ×Ｂ＋Ｋｃ×Ｃ）なる演算式により生成する。（ゲイン値Ｋａ〜Ｋｃは、正負いずれをも取り得る。）【００２７】
図２のエレメント４０〜４２からなる３分割の受光面パターンは、戻り光ビームの周辺部を受光検出するエレメント４０とエレメント４１、戻り光ビームの中央部を受光検出するエレメント４２から成っており、前記ゲイン値Ｋａ〜ＫｃのうちＫａ及びＫｂの絶対値を大きくして、前記戻り光の中央部に比べて周辺部を強調した再生信号ＲＦを得るものである。【００２８】
図２の受光面パターンは、前記戻り光の中央部に比べて周辺部を強調して検出するための一例であり、実質的に同じ効果を得るための受光面パターンであれば、エレメントの分割数やゲイン回路数などはこれに限らず他のパターンを適用してよい。【００２９】
これにより、Ｋａ＝Ｋｂ＝Ｋｃ＝１と設定した場合に比べて、低周波ノイズの小さい、すなわち、ノイズ成分に対する信号成分の比率が増大する再生信号を得ることができる。【００３０】
以下、光源である半導体レーザ１から光ディスク７までの光路を往路光路、光ディスク７から受光素子１１までの光路を復路光路と呼ぶ。【００３１】
前記光ビーム２ａの直線偏光の方向は、後述する開口制御素子５の構造に合わせて設定される。【００３２】
前記対物レンズ８は、開口数ＮＡ及び入射瞳径Ｄ１の範囲において集光性能が保証されたものであり、前記入射瞳径Ｄ１より外側のレンズ面は、前記集光性能の保証がされておらず、集光時の往路光路においては未使用の領域である。【００３３】
前記戻り光ビーム９は、光ビームが光ディスク７により回折及び反射して、入射時の開口数ＮＡよりも広い開口範囲に広がって戻ってきた光ビーム全体である。よって、図１の破線で示す戻り光ビーム９は、その内側の光ビームも含んだものを意味する。【００３４】
また、前記戻り光ビーム９は、前記１／４波長板６を透過することで、前記開口制御素子５側から入射する前記光ビーム２ｂの偏光と９０°回転した偏光の光に変換される。【００３５】
また、前記ビームスプリッタ４は、往路光路の光ビーム２ｂの偏光に対しては反射し、前記光ビームの偏光と９０°回転した偏光に対しては透過させることを主な機能とする偏光ビームスプリッタでもよく、光学系の光利用効率を上げることができる。【００３６】
また、図１において、対物レンズ８の瞳径Ｄ１内の形状と瞳径Ｄ１からＤ２の範囲の形状の変化率が不連続となっているが、瞳径Ｄ１内が対物レンズ８の設計保証された集光に有効な有効入射瞳で、その外側は上記の設計保証がない瞳領域であることをわかり易くするために表現したものであり、必ずしも図示のような形状を成している必要はない。【００３７】
また、図１は、本発明の実施の形態１に係わる光ヘッド装置の最小構成を示したものであって、これに限らず、必要に応じて光学素子が追加されてもよい。【００３８】
次に、図３（平面を示す図３（ａ）、および図３（ａ）のＥ−Ｅ’切断面を示す図３（ｂ））は、図１の開口制御素子５と１／４波長板６とから成る開口制御手段７０の開口制御素子５部分の構成を示した概略構成図である。これについて説明をする。【００３９】
開口制御素子５は、略円形の境界６０により分けられる領域Ａ１とその外側に位置する領域Ａ２を有する。【００４０】
領域Ａ１は、単にガラス板の作用と同様に光をそのまま透過させる全透過領域である。【００４１】
前記領域Ａ１より外側の領域Ａ２は、図３（ａ）では紙面上下方向（図３（ｂ）では奥行き方向）、つまりｙ方向に沿って格子溝が形成された格子基板２０と、前記格子溝に充填される複屈折率性材料から成り、入射する光の偏光方向に依存して異なる透過特性を有する偏光回折格子領域である。【００４２】
前記偏光回折領域Ａ２は、例えば、屈折率ｎの格子基板２０の格子溝２１内にｘ方向に屈折率ｎ、ｙ方向に屈折率ｎｅ（ｎｅ≠ｎ）の複屈折率材料が充填されたものである。【００４３】
前記偏光回折格子領域Ａ２の格子基板２０の屈折率はｎであり、偏光がｘ方向である光に対しては偏光回折格子領域Ａ２の格子基板２０と前記格子溝２１に充填される複屈折率性材料との屈折率差ΔｎｘはΔｎｘ＝０（＝ｎ−ｎ）となって回折格子としての機能は発生しないのに対し、偏光がｙ方向である光に対しては屈折率差Δｎｙ＝（ｎ−ｎｅ）から生じる回折格子として機能する。【００４４】
図４は、図１の光ヘッド装置の開口制御素子５と１／４波長板６の部分を示した図である。領域Ａ１に入射したｙ方向に偏光を有する光ビーム３０は開口制御素子５と１／４波長板６を透過し、光ディスク７で反射され、再び１／４波長板６と開口制御素子５を透過してｘ方向の偏光の光として戻ってくる。【００４５】
領域Ａ２に入射した光ビーム３１は、開口制御素子５において、上記のように屈折率差Δｎｙ＝（ｎ−ｎｅ）から回折格子として機能し、対物レンズへ入射されない光、又は対物レンズ８による集光スポットに寄与しない光となる。【００４６】
一方、領域Ａ１を透過した光ビーム３０が、光ディスク７で回折及び反射し、入射瞳径Ｄ１よりも広がった戻り光ビーム９として伝播し、１／４波長板６によりｘ方向の偏光の光となって領域Ａ２に入射するが、このｘ方向の偏光に対しては回折作用を受けることなく開口制御素子５をそのまま透過することができる。また、領域Ａ１の直径はＤ１に対応しているものとする。【００４７】
以上のような開口制御素子５を図１の光ヘッド装置で用いる。光ビーム２ａの偏光を図４の光ビーム３０及び光ビーム３１と同じｙ方向に設定する。対物レンズ８の出射瞳径Ｄ２を入射瞳径Ｄ１に対して広げることができるので、対物レンズ８の開口数の保証範囲を大きくすることなく、光ディスク７で回折又は反射されて広がった戻り光ビーム９をロスなく受光素子１１へ導くことができる。【００４８】
とくに、偏光方向に依存して異なる透過特性となる偏光回折領域Ａ２を有し、且つ実質的に対物レンズ８の入射瞳径Ｄ１と出射瞳径Ｄ２を異なる大きさに設定可能とする開口制御手段７０を、対物レンズ８の瞳付近に配置して、入射瞳径Ｄ１よりも広い範囲の戻り光ビームを受光素子１１により検出するようにしたので、製造コストの高い開口数の大きな対物レンズを用いることなく、戻り光ビームの周辺部をロスなく検出して、低域ノイズ成分に対する再生信号成分の比が大きい再生信号を得る光ヘッド装置を提供することができる。【００４９】
したがって、本発明の実施の形態１の光ヘッド装置により、製造コストを抑えながら、低域ノイズ成分に対する再生信号成分の比が大きい再生信号を得る光ヘッド装置を提供することができる。【００５０】
また、前記複屈折率性材料を、開口制御素子５の溝にｙ方向に屈折率ｎ、ｘ方向に屈折率ｎｅ（ｎｅ≠ｎ）である複屈折率性材料とし、且つ入射させる光ビーム２ｂの偏光をｘ方向に設定した構成でもよく、上記の場合と同様な効果を得ることができる。【００５１】
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２を図５〜図７に基づいて説明する。
図５は、本発明の実施の形態２に係わる光ヘッド装置の構成を示す概略構成図である。【００５２】
本発明の実施の形態１の構成と共通している内容については、ここでの説明を省略し、本発明の実施の形態１と異なった点についてのみ説明する。【００５３】
１５は本発明の実施の形態２における開口制御素子、１６はある方向の偏光成分のみを透過させる検光子である。【００５４】
ビームスプリッタ４は、どの方向の偏光成分も透過及び反射率を有する無偏光ビームスプリッタとする。【００５５】
開口制御素子１５は、対物レンズの有効入射瞳径Ｄ１の光ビームが透過する領域Ａ１と透過特性が異なる前記領域Ａ１の外側の領域Ａ２とを有するものであり、本発明の実施の形態１の図２で示したのと同様に機能の異なる２つの領域を有する。【００５６】
すなわち、開口制御素子１５は、図６（平面を示す図６（ａ）、および図６（ａ）のＥ−Ｅ’切断面を示す図６（ｂ））に示す略円形の境界６０により分けられる領域Ａ１とその外側に位置する領域Ａ２を有し、領域Ａ１は、単にガラス板の作用と同様に光をそのまま透過させる全透過領域である。【００５７】
図６に示す本発明の実施の形態２の開口制御素子の特徴は、領域Ａ２が１／２波長板として機能する点である。【００５８】
図７は、本発明の実施の形態２の開口制御手段７１を示した図であり、この機能について説明する。【００５９】
光ビーム２ｂの偏光がｙ方向になるように光ビーム２ａの偏光をｙ方向に設定すると、往路光路においては、領域Ａ１に入射した光ビーム３２は開口制御素子１５と検光子１６を透過する。ここで、検光子１６は、ｙ方向の偏光成分のみを透過するように配置されているものとする。【００６０】
光ディスク７で反射された後の復路光路においては、領域Ａ１を透過した光ビーム３２が光ディスク７で回折及び反射して入射瞳径Ｄ１よりも広がって出射瞳径Ｄ２に相当する戻り光ビーム９として伝播するが、以前ｙ方向の偏光の光のままであるため、再び検光子１６を透過し、開口制御素子１５を透過することができる。【００６１】
一方、開口制御素子１５の領域Ａ２に入射した光ビーム３３は、１／２波長板の作用により、光ビーム３３の偏光方向は、入射時に対して９０°回転して、ｘ方向に変換される。【００６２】
検光子１６は、上記の通り、ｙ方向の偏光成分のみを透過するように設定されているので、光ビーム３３は対物レンズへ入射されない光となる。【００６３】
以上のような開口制御素子１５と検光子１６を図５の光ヘッド装置で用いる。光ビーム２ａの偏光を図７の光ビーム３２及び光ビーム３３と同じｙ方向に設定する。対物レンズ８の出射瞳径Ｄ２を入射瞳径Ｄ１に対して広げることができるので、対物レンズ８の開口数の保証範囲を大きくすることなく、光ディスク７で回折又は反射されて広がった戻り光ビーム９をロスなく受光素子１１へ導くことができる。【００６４】
したがって、本発明の実施の形態１の光ヘッド装置により、製造コストを抑えながら、低域ノイズ成分に対する再生信号成分の比が大きい再生信号を得る光ヘッド装置を提供することができる。【００６５】
前記領域Ａ２は、例えば、液晶や水晶から成る１／２波長板により構成できる。【００６６】
前記領域Ａ２は、上記の液晶や水晶によるもの以外でもよく、１／２波長板と同等の機能を有するものであればよい。【００６７】
一般的に、光の波長よりも十分に小さい格子ピッチの回折格子は、その格子の深さを最適に設定することによって、格子の方向と光の偏光方向に依存して光の偏光方向を制御できる偏光素子として機能させることができる。このようなサブ波長オーダーの構造により偏光又は位相を制御する偏光板又は位相板は、例えば、特開２００７−１２２０１７で報告されている。【００６８】
上記サブ波長オーダーの回折格子の構造に光を入射すると、格子と平行方向の偏光と直交方向の偏光に対する屈折率差が発生するというものであり、前記格子に対して斜め４５°方向の偏光の光ビームを入射させ、回折格子の溝深さ等を最適化することにより、例えば１／２波長板とすることができる。【００６９】
したがって、開口制御素子１５の領域Ａ２を、上記の技術を用いた１／２波長板で構成することによっても、前記液晶又は水晶を用いた場合と同様な効果を得ることができる。【００７０】
上記サブ波長オーダーの回折格子による偏光板又は位相板は、エッチング等の方法により加工できるので、領域Ａ１と領域Ａ２の境界面精度が高い開口制御素子を得ることができるという利点がある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年1月15日(2010.1.15)
【手続補正１】
【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】
光源と、前記光源から放射される光ビームを光ディスクの情報記録層へ集光ビームを形成
する対物レンズと、複数の受光面を有し、前記光ディスクからの反射光を、前記受光面の
それぞれで受光される光量を電気信号に変換し、光ディスクの情報再生信号及び／又は誤
差検出信号を検出する受光素子と前記対物レンズにおける前記光ビームの入射瞳径よりも
前記対物レンズにおける前記反射光の出射瞳径を大きくする開口制御手段とを含み、前記
入射瞳径より大きい範囲の反射光を前記受光素子により検出して、前記受光素子から出力
される電気信号の和信号又は差信号を再生信号とする光ヘッド装置であって、前記受光素
子は、前記反射光の周辺部を領域で受光する第１の受光面と前記反射光の中央部を受光す
る第２の受光面と、前記第１の受光面の領域及び前記第２の受光面の領域それぞれからの
電気信号ごとに信号レベルを可変できる信号レベル変換手段を有し、前記信号レベル変換
手段からの電気信号と前記信号レベル変換手段からの前記第２の受光面からの電気信号の
和信号又は差信号を再生信号とすることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】
前記開口制御手段は、前記対物レンズの設計上の有効入射瞳径の略円形状の境界により分
割される前記境界の内側領域と外側領域を有した開口制御素子と、前記開口制御素子と前
記対物レンズの間に配置され、且つ一方向の偏光成分のみを透過させる検光子から成り、
前記外側領域が前記光ビームの偏光を９０°回転する１／２波長板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。
【請求項３】
光源と、前記光源から放射される光ビームを光ディスクの情報記録層へ集光ビームを形成
する対物レンズと、複数の受光面を有し、前記光ディスクからの反射光を、前記受光面の
それぞれで受光される光量を電気信号に変換し、光ディスクの情報再生信号及び／又は誤
差検出信号を検出する受光素子と前記対物レンズにおける前記光ビームの入射瞳径よりも
前記対物レンズにおける前記反射光の出射瞳径を大きくする開口制御手段とを含み、前記
入射瞳径より大きい範囲の反射光を前記受光素子により検出して、前記受光素子から出力
される電気信号の和信号又は差信号を再生信号とする光ヘッド装置であって、前記開口制
御手段は、前記対物レンズの設計上の有効入射瞳径の略円形状の境界により分割される前
記境界の内側領域と外側領域を有した開口制御素子と、前記開口制御素子と前記対物レン
ズの間に配置され、且つ一方向の偏光成分のみを透過させる検光子から成り、前記外側領
域が前記光ビームの偏光を９０°回転する１／２波長板であることを特徴とする光ヘッド
装置。
【請求項４】
前記１／２波長板は、複屈折材料が充填又は装荷された偏光回折格子であるとともに、前
記偏光回折格子の格子ピッチが前記光ビームの波長以下のサブ波長回折格子であることを
特徴とする請求項３に記載の光ヘッド装置。
【請求項５】
前記１／２波長板は、水晶又は液晶材料によって構成されていることを特徴とする請求項
３に記載の光ヘッド装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項の光ヘッド装置と、前記光ディスクとして超解像ディスク
を用いることを特徴とする光ディスク再生システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
この発明に係る光ヘッド装置は、光源と、前記光源から放射される光ビームを光ディスク
の情報記録層へ集光ビームを形成する対物レンズと、複数の受光面を有し、前記光ディス
クからの反射光を、前記受光面のそれぞれで受光される光量を電気信号に変換し、光ディ
スクの情報再生信号及び／又は誤差検出信号を検出する受光素子と前記対物レンズにおけ
る前記光ビームの入射瞳径よりも前記対物レンズにおける前記反射光の出射瞳径を大きく
する開口制御手段とを含み、前記入射瞳径より大きい範囲の反射光を前記受光素子により
検出して、前記受光素子から出力される電気信号の和信号又は差信号を再生信号とする光
ヘッド装置であって、前記受光素子は、前記反射光の周辺部を領域で受光する第１の受光
面と前記反射光の中央部を受光する第２の受光面と、前記第１の受光面の領域及び前記第
２の受光面の領域それぞれからの電気信号ごとに信号レベルを可変できる信号レベル変換
手段を有し、前記信号レベル変換手段からの電気信号と前記信号レベル変換手段からの前
記第２の受光面からの電気信号の和信号又は差信号を再生信号とすることを特徴とするも
のである。
【国際調査報告】
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