(57)【要約】【課題】  光記録媒体の保護層の垂直複屈折による入射光又は反射光への影響を補正することにより、良好な記録再生特性が得られる光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置を提供する。【解決手段】  光ヘッド装置の光学系における対物レンズの手前に、一軸の屈折率異方性を有する材料を含む複屈折補正素子５ａを設ける。複屈折補正素子５ａは、光軸を通る９０°間隔の２つの直線で、周方向に四つの領域に分割されており、光軸を中心とする３つの同心円で、各領域がさらに半径方向に四つの領域に分割されている。領域１１ａ〜１４ａ及び領域１１ｃ〜１４ｃにおける光学軸の方向は図中のｘ軸方向であり、領域１１ｂ〜１４ｂ及び領域１１ｄ〜１４ｄにおける光学軸の方向は図中のｙ軸方向である。光学軸に平行な方向の偏光成分と光学軸に垂直な方向の偏光成分との位相差は、領域１１ａ〜１１ｄ、領域１２ａ〜１２ｄ、領域１３ａ〜１３ｄ、領域１４ａ〜１４ｄの順に大きくなる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、この光源からの出射光を光記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光記録媒体からの反射光を受光する光検出器と、前記出射光と前記反射光とを分離する光分離素子と、前記光記録媒体の保護層の複屈折による前記出射光又は前記反射光への影響を補正する複屈折補正素子と、を備えた光ヘッド装置において、
前記複屈折補正素子は光学軸を有し、当該光学軸の方向が、当該複屈折補正素子の面内の位置に応じて変化するとともに、当該光学軸に平行な方向の偏光成分と当該光学軸に垂直な方向の偏光成分との位相差が、当該複屈折補正素子の面内の位置に応じて変化する、
ことを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】
前記複屈折補正素子は、前記光分離素子と前記対物レンズとの間に設けられた、
請求項１記載の光ヘッド装置。
【請求項３】
前記複屈折補正素子は、前記出射光及び前記反射光が当該複屈折補正素子を透過する際に、当該出射光及び当該反射光が前記光記録媒体の保護層を透過する際に生じる位相差を打ち消す位相差を生じる、
請求項１又は２記載の光ヘッド装置。
【請求項４】
前記複屈折補正素子は、一軸の屈折率異方性を有する材料を含む、
請求項１乃至３のいずれかに記載の光ヘッド装置。
【請求項５】
前記複屈折補正素子は、前記出射光又は前記反射光の光軸を通る直線で当該光軸の周りに複数の領域に分割されているとともに、当該光軸の周りに分割された複数の領域のそれぞれが、当該光軸を中心とする円で更に半径方向に複数の領域に分割されている、
請求項１乃至４のいずれかに記載の光ヘッド装置。
【請求項６】
前記光軸の周りに分割された複数の領域における前記光学軸の方向は、各領域内では一定であり、各領域の分割線間の中心部では当該光軸を中心とする円の半径方向又は接線方向である、
請求項５記載の光ヘッド装置。
【請求項７】
前記半径方向に分割された複数の領域における前記位相差は、各領域内では一定であり、当該半径方向に沿って内側の領域から外側の領域へ向かって単調に増加する、
請求項５又は６記載の光ヘッド装置。
【請求項８】
前記一軸の屈折率異方性を有する材料が液晶高分子である、
請求項４記載の光ヘッド装置。
【請求項９】
前記複屈折補正素子は、屈折率等方性の材料に構造複屈折を利用して一軸の屈折率異方性を持たせたものである、
請求項４記載の光ヘッド装置。
【請求項１０】
前記複屈折補正素子は、前記入射光又は前記反射光の光軸を中心とする同心円状の格子を有する、
請求項９記載の光ヘッド装置。
【請求項１１】
前記格子は凸部と凹部とからなり、当該格子の１周期において当該凸部及び当該凹部が占める割合の比をデューティ比としたとき、このデューティ比が、前記光軸からの距離に応じて連続的に変化している、
請求項１０記載の光ヘッド装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載の光ヘッド装置と、前記光源を駆動する第一の回路と、前記光検出器の出力信号に基づいて再生信号及び誤差信号を生成する第二の回路と、前記誤差信号に基づいて前記対物レンズの位置を制御する第三の回路と、
を備えた光学式情報記録再生装置。
【請求項１３】
前記第一の回路は、前記出射光のパワーが記録信号に基づいて変化するように前記光源を駆動する、
請求項１２記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項１４】
前記第一の回路は、前記出射光のパワーが一定値になるように前記光源を駆動する、
請求項１２記載の光学式情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記録媒体の保護層の複屈折による入射光又は反射光への影響を補正することにより、良好な記録再生特性が得られる、光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１５［１］に、従来の一般的な光ヘッド装置の構成を示す。光源である半導体レーザ１からの出射光は、コリメータレンズ２で平行光化され、偏光ビームスプリッタ３にＰ偏光として入射してほぼ１００％が透過し、１／４波長板４を透過して直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ６で光記録媒体であるディスク７上に集光される。ディスク７からの反射光は、対物レンズ６を逆向きに透過し、１／４波長板４を透過して円偏光から往路と偏光方向が直交した直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ３にＳ偏光として入射してほぼ１００％が反射され、円筒レンズ８、凸レンズ９を透過して光検出器１０で受光される。
【０００３】
ところで、光記録媒体の保護層には通常は安価なポリカーボネートが用いられるが、ポリカーボネートは複屈折を有する。図１５［１］において、光記録媒体であるディスク７の保護層に複屈折があると、ディスク７上に形成される集光スポットの径が拡大するとともに、光検出器１０における受光量が低下する。
【０００４】
ここで、基板を通して記録面へ光を入射させる構成の光記録媒体を用いる場合、保護層とは基板を指すものとし、カバー層を通して記録面へ光を入射させる構成の光記録媒体を用いる場合、保護層とはカバー層を指すものとする。
【０００５】
ディスク７の保護層に複屈折がない場合、ディスク７からの反射光は、１／４波長板４を透過することにより、偏光ビームスプリッタ３に対するＳ偏光となる。したがって、この光は、偏光ビームスプリッタ３においてほぼ１００％が反射されて、光検出器１０で受光される。しかし、ディスク７の保護層に複屈折がある場合、ディスク７からの反射光は、１／４波長板４を透過することにより、一般に楕円偏光になる。すなわち、偏光ビームスプリッタ３に対するＳ偏光成分が減少し、Ｐ偏光成分が生じる。したがって、Ｓ偏光成分は偏光ビームスプリッタ３においてほぼ１００％が反射されて光検出器１０で受光されるが、Ｐ偏光成分は偏光ビームスプリッタ３においてほぼ１００％が透過して半導体レーザ１へ戻る。光検出器１０における受光量が低下するのはこのためである。
【０００６】
光記録媒体の保護層の複屈折には、下記非特許文献１に記載されているように、面内複屈折と垂直複屈折がある。ここで、図１５［２］に示すように、光記録媒体であるディスク７とＸＹＺ座標の関係を定める。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸はそれぞれディスク７の半径方向、接線方向、法線方向である。光記録媒体の保護層は通常は二軸の屈折率異方性を有しており、その三つの主軸はＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とほぼ一致する。これに対応する三つの主屈折率をそれぞれｎｘ、ｎｙ、ｎｚとし、面内複屈折、垂直複屈折をそれぞれΔｎ‖、Δｎ⊥とすると、面内複屈折はΔｎ‖＝｜ｎｘ−ｎｙ｜で定義され、垂直複屈折はΔｎ⊥＝｜（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｜で定義される。
【０００７】
面内複屈折及び垂直複屈折は、どちらも光記録媒体上に形成される集光スポットの径を拡大させるとともに、光検出器における受光量を低下させる。しかし、光記録媒体の保護層を透過する光への影響の仕方は両者で異なる。面内複屈折による影響は光記録媒体への入射角に依存しないが、垂直複屈折による影響は光記録媒体への入射角に依存し、入射角が０°の光は影響を受けないが、入射角が大きい光ほど影響を大きく受ける。このため、一般に記録再生特性への影響は面内複屈折より垂直複屈折の方が大きい。垂直複屈折による集光スポットの径の拡大及び受光量の低下は、再生信号における分解能の低下及びクロストークの増加につながる。
【０００８】
図１６に、光記録媒体の保護層の垂直複屈折と集光スポット径との関係の計算例を示す。計算条件は、光源の波長が４０５ｎｍ、対物レンズの開口数が０．６５、光記録媒体の保護層の厚さが０．６ｍｍである。垂直複屈折の増加に伴って集光スポット径が急激に拡大することがわかる。光記録媒体の保護層の垂直複屈折は材料によりほぼ一意的に決まっており、ポリカーボネートを用いた場合は約０．０００７である。したがって、垂直複屈折がない場合の集光スポット径は約０．５２３μｍであるが、ポリカーボネートに相当する垂直複屈折がある場合の集光スポット径は約０．５４０μｍに拡大する。
【０００９】
また、下記特許文献１に開示されている光ヘッド装置は、光記録媒体の保護層の面内複屈折による入射光又は反射光への影響を補正する液晶パネルを備えている。この液晶パネルは、一定の光学軸方向を有し、透過する光に対して一定の位相差を与えることにより、面内複屈折によって発生した位相差を打ち消している。
【００１０】
【非特許文献１】吉沢，「光磁気記録用ＰＣ基盤の光学的異方性の解析」，光学，１９８５年１０月，第１５巻，第５号，ｐ４１４−４２１
【特許文献１】特開２０００−２６８３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記特許文献１における液晶パネルでは、補正の効果が不十分であった。なぜなら、垂直複屈折による入射光又は反射光への影響を補正するための光学軸方向、及び垂直複屈折によって発生した位相差は液晶パネル内の位置に応じて異なるにもかかわらず、液晶パネル内のどの位置においても液晶分子の向きが同じになっているからである。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、従来の光ヘッド装置における上に述べた課題を解決し、光記録媒体の保護層の垂直複屈折による入射光又は反射光への影響を高精度に補正することにより、良好な記録再生特性が得られる光ヘッド装置及び光学式情報記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る光ヘッド装置は、光源と、この光源からの出射光を光記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光記録媒体からの反射光を受光する光検出器と、前記出射光と前記反射光とを分離する光分離素子と、前記光記録媒体の保護層の複屈折による前記出射光又は前記反射光への影響を補正する複屈折補正素子と、を備えたものである。そして、前記複屈折補正素子は光学軸を有し、当該光学軸の方向が、当該複屈折補正素子の面内の位置に応じて変化するとともに、当該光学軸に平行な方向の偏光成分と当該光学軸に垂直な方向の偏光成分との位相差が、当該複屈折補正素子の面内の位置に応じて変化する。
【００１４】
光記録媒体の保護層の垂直複屈折による入射光又は反射光への影響は、入射光又は反射光の光軸を中心とする所定の分布を示す。この影響を打ち消すには、前述した光学軸及び位相差を有するように複屈折補正素子を設計すればよい。このことについては、後述するように数式を用いて詳しく説明する。
【００１５】
前記複屈折補正素子は、前記光分離素子と前記対物レンズとの間に設けられた、としてもよい。
【００１６】
前記複屈折補正素子は、前記出射光及び前記反射光が当該複屈折補正素子を透過する際に、当該出射光及び当該反射光が前記光記録媒体の保護層を透過する際に生じる位相差を打ち消す位相差を生じる、としてもよい。
【００１７】
前記複屈折補正素子は、一軸の屈折率異方性を有する材料を含む、としてもよい。このとき、前記複屈折補正素子は、前記出射光又は前記反射光の光軸を通る直線で当該光軸の周りに複数の領域に分割されているとともに、当該光軸の周りに分割された複数の領域のそれぞれが、当該光軸を中心とする円で更に半径方向に複数の領域に分割されている、としてもよい。また、前記光軸の周りに分割された複数の領域における前記光学軸の方向は、各領域内では一定であり、各領域の分割線間の中心部では当該光軸を中心とする円の半径方向又は接線方向である、としてもよい。また、前記半径方向に分割された複数の領域における前記位相差は、各領域内では一定であり、当該半径方向に沿って内側の領域から外側の領域へ向かって単調に増加する、としてもよい。更に具体的には、前記一軸の屈折率異方性を有する材料が液晶高分子である、としてもよい。
【００１８】
また、前記複屈折補正素子は、屈折率等方性の材料に構造複屈折を利用して一軸の屈折率異方性を持たせたものである、としてもよい。このとき、前記複屈折補正素子は、前記入射光又は前記反射光の光軸を中心とする同心円状の格子を有する、としてもよい。更に具体的には、前記格子は凸部と凹部とからなり、当該格子の１周期において当該凸部及び当該凹部が占める割合の比をデューティ比としたとき、このデューティ比が、前記光軸からの距離に応じて連続的に変化している、としてもよい。
【００１９】
本発明に係る光学式情報記録再生装置は、本発明に係る光ヘッド装置と、前記光源を駆動する第一の回路と、前記光検出器の出力信号に基づいて再生信号及び誤差信号を生成する第二の回路と、前記誤差信号に基づいて前記対物レンズの位置を制御する第三の回路と、を備えたものである。前記第一の回路は、前記出射光のパワーが記録信号に基づいて変化するように前記光源を駆動する、又は前記出射光のパワーが一定値になるように前記光源を駆動する、としてもよい。
【００２０】
換言すると、本発明の光ヘッド装置は、光源と、この光源からの出射光を光記録媒体上に集光する対物レンズと、前記光記録媒体からの反射光を受光する光検出器と、前記光源からの出射光と前記光記録媒体からの反射光とを分離する光分離素子とを有する光ヘッド装置において、前記光記録媒体の保護層の垂直複屈折による入射光又は反射光への影響を補正する複屈折補正素子を更に有することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の光学式情報記録再生装置は、本発明の光ヘッド装置と、前記光源を駆動する第一の回路と、前記光検出器の出力信号に基づいて再生信号及び誤差信号を生成する第二の回路と、前記誤差信号に基づいて前記対物レンズの位置を制御する第三の回路とを有することを特徴とする。
【００２２】
光記録媒体の保護層に垂直複屈折があると、光が光記録媒体の保護層を透過する際に、所定の方向の偏光成分とそれに直交する方向の偏光成分との間に所定の位相差が生じる。しかし、本発明においては、光が複屈折補正素子を透過する際に、上述の位相差を打ち消す位相差が生じる。このため、垂直複屈折がない場合と同様に、光記録媒体上に形成される集光スポットの径が拡大しないので、光検出器における受光量が低下しない。したがって、再生信号における分解能の低下及びクロストークの増加が抑制されるので、良好な記録再生特性が得られる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、光記録媒体の保護層の垂直複屈折による入射光又は反射光への影響が入射光又は反射光の光軸を中心として所定の分布を示すので、この分布に対応した光学軸及び位相差を有するように複屈折補正素子を設計することにより、光記録媒体の保護層の垂直複屈折による入射光又は反射光への影響を高精度に補正できる。すなわち、入射光又は反射光の光軸を中心とする円の接線方向又は半径方向の光学軸を有するとともに、光学軸に平行な方向の偏光成分と光学軸に垂直な方向の偏光成分との位相差が光軸から離れるに従い増加するように、複屈折補正素子を設計することによって、光記録媒体の保護層の垂直複屈折による入射光又は反射光への影響を高精度に打ち消すことができる。
【００２４】
また、複屈折補正素子を複数の領域に分割し、各領域内で光学軸の向き及び位相差の大きさを一定とすることにより、製造を容易化できる。
【００２５】
換言すると、本発明の効果は、光記録媒体の保護層の垂直複屈折による入射光又は反射光への影響を補正することにより、良好な記録再生特性が得られることである。その理由は、光が光記録媒体の保護層を透過する際に生じる位相差と、光が複屈折補正素子を透過する際に生じる位相差とが互いに打ち消し合うことにより、垂直複屈折がない場合と同様に、光記録媒体上に形成される集光スポットの径が拡大しないので、光検出器における受光量が低下しないためである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００２７】
図１に、本発明の光ヘッド装置の第一実施形態を示す。光源である半導体レーザ１からの出射光は、コリメータレンズ２で平行光化され、偏光ビームスプリッタ３にＰ偏光として入射してほぼ１００％が透過し、１／４波長板４を透過して直線偏光から円偏光に変換され、複屈折補正素子５ａを透過し、対物レンズ６でディスク７上に集光される。ディスク７からの反射光は、対物レンズ６を逆向きに透過し、複屈折補正素子５ａを透過し、１／４波長板４を透過して円偏光から、往路と偏光方向が直交した直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ３にＳ偏光として入射してほぼ１００％が反射され、円筒レンズ８、凸レンズ９を透過して光検出器１０で受光される。光検出器１０は、円筒レンズ８、凸レンズ９の二つの焦線の中間に設置されており、ディスク７の半径方向に平行な分割線及び接線方向に平行な分割線で四分割された受光部を有する。各受光部からの出力に基づき、非点収差法によるフォーカス誤差信号、位相差法又はプッシュプル法によるトラック誤差信号、及びＲＦ信号が得られる。
【００２８】
図２は複屈折補正素子５ａの平面図である。複屈折補正素子５ａは、光軸を通る９０°間隔の二つの直線によって、周方向に四つの領域に分割されており、光軸を中心とする三つの同心円によって、各領域が更に半径方向に四つの領域に分割されている。なお、図中の点線は対物レンズ６の有効径を示している。また、複屈折補正素子５ａは一軸の屈折率異方性を有する材料を含んでおり、図中の矢印は各領域における光学軸の方向を示している。
【００２９】
図中右側の領域１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ及び図中左側の領域１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ、１４ｃにおける光学軸の方向は、図中のｘ軸に対して０°の方向である。図中上側の領域１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂ及び図中下側の領域１１ｄ、１２ｄ、１３ｄ、１４ｄにおける光学軸の方向は、図中のｘ軸に対して９０°の方向である。光学軸に平行な方向の偏光成分と光学軸に垂直な方向の偏光成分との位相差は、次のとおりである。最も中心側の領域１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄでは０°である。その外側の領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄでは１８°である。その外側の領域１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄでは３６°である。最も外側の領域１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄでは５４°である。
【００３０】
以上述べたように、本実施形態の光ヘッド装置では、光学系における対物レンズ６の手前に、一軸の屈折率異方性を有する材料を含む複屈折補正素子５ａを設ける。複屈折補正素子５ａは、光軸を通る９０°間隔の二つの直線によって周方向に四つの領域に分割され、かつ、光軸を中心とする三つの同心円によって各領域が更に半径方向に四つの領域に分割されている。領域１１ａ〜１４ａ及び領域１１ｃ〜１４ｃにおける光学軸の方向は図２中のｘ軸方向であり、領域１１ｂ〜１４ｂ及び領域１１ｄ〜１４ｄにおける光学軸の方向は図２中のｙ軸方向である。光学軸に平行な方向の偏光成分と光学軸に垂直な方向の偏光成分との位相差は、領域１１ａ〜１１ｄ、領域１２ａ〜１２ｄ、領域１３ａ〜１３ｄ、領域１４ａ〜１４ｄの順に大きくなる。
【００３１】
本発明の光ヘッド装置の第二実施形態は、第一実施形態における複屈折補正素子５ａを複屈折補正素子５ｂに置き換えたものであり、その他の構成は図１に示すものと同じである。
【００３２】
図３は複屈折補正素子５ｂの平面図である。複屈折補正素子５ｂは、光軸を通る９０°間隔の二つの直線によって、周方向に四つの領域に分割されており、光軸を中心とする三つの同心円によって、各領域が更に半径方向に四つの領域に分割されている。なお、図中の点線は対物レンズ６の有効径を示している。また、複屈折補正素子５ｂは一軸の屈折率異方性を有する材料を含んでおり、図中の矢印は各領域における光学軸の方向を示している。
【００３３】
図中右側の領域１５ａ、１６ａ、１７ａ、１８ａ及び図中左側の領域１５ｃ、１６ｃ、１７ｃ、１８ｃにおける光学軸の方向は、図中のｘ軸に対して９０°の方向である。図中上側の領域１５ｂ、１６ｂ、１７ｂ、１８ｂ及び図中下側の領域１５ｄ、１６ｄ、１７ｄ、１８ｄにおける光学軸の方向は、図中のｘ軸に対して０°の方向である。光学軸に平行な方向の偏光成分と光学軸に垂直な方向の偏光成分との位相差は、次のとおりである。最も中心側の領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄでは０°である。その外側の領域１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄでは１８°である。その外側の領域１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄでは３６°である。最も外側の領域１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄでは５４°である。
【００３４】
本発明の光ヘッド装置の第三実施形態は、第一実施形態における複屈折補正素子５ａを複屈折補正素子５ｃに置き換えたものであり、その他の構成は図１に示すものと同じである。
【００３５】
図４は複屈折補正素子５ｃの平面図である。複屈折補正素子５ｃは、光軸を通る４５°間隔の四つの直線によって、周方向に八つの領域に分割されており、光軸を中心とする三つの同心円によって、各領域が更に半径方向に四つの領域に分割されている。なお、図中の点線は対物レンズ６の有効径を示している。また、複屈折補正素子５ｃは一軸の屈折率異方性を有する材料を含んでおり、図中の矢印は各領域における光学軸の方向を示している。
【００３６】
図中右側の領域１９ａ、２０ａ、２１ａ、２２ａ及び図中左側の領域１９ｃ、２０ｃ、２１ｃ、２２ｃにおける光学軸の方向は、図中のｘ軸に対して０°の方向である。図中上側の領域１９ｂ、２０ｂ、２１ｂ、２２ｂ及び図中下側の領域１９ｄ、２０ｄ、２１ｄ、２２ｄにおける光学軸の方向は、図中のｘ軸に対して９０°の方向である。図中右上側の領域１９ｅ、２０ｅ、２１ｅ、２２ｅ及び図中左下側の領域１９ｇ、２０ｇ、２１ｇ、２２ｇにおける光学軸の方向は、図中のｘ軸に対して４５°の方向である。図中左上側の領域１９ｆ、２０ｆ、２１ｆ、２２ｆ及び図中右下側の領域１９ｈ、２０ｈ、２１ｈ、２２ｈにおける光学軸の方向は、図中のｘ軸に対して１３５°の方向である。光学軸に平行な方向の偏光成分と光学軸に垂直な方向の偏光成分との位相差は、次のとおりである。最も中心側の領域１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、１９ｅ、１９ｆ、１９ｇ、１９ｈでは０°である。その外側の領域２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｈでは１８°である。その外側の領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇ、２１ｈでは３６°である。最も外側の領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇ、２２ｈでは５４°である。
【００３７】
本発明の光ヘッド装置の第四実施形態は、第一実施形態における複屈折補正素子５ａを複屈折補正素子５ｄに置き換えたものであり、その他の構成は図１に示すものと同じである。
【００３８】
図５は複屈折補正素子５ｄの平面図である。複屈折補正素子５ｄは、光軸を通る４５°間隔の四つの直線によって、周方向に八つの領域に分割されており、光軸を中心とする三つの同心円によって、各領域が更に半径方向に四つの領域に分割されている。なお、図中の点線は対物レンズ６の有効径を示している。また、複屈折補正素子５ｄは一軸の屈折率異方性を有する材料を含んでおり、図中の矢印は各領域における光学軸の方向を示している。
【００３９】
図中右側の領域２３ａ、２４ａ、２５ａ、２６ａ及び図中左側の領域２３ｃ、２４ｃ、２５ｃ、２６ｃにおける光学軸の方向は、図中のｘ軸に対して９０°の方向である。図中上側の領域２３ｂ、２４ｂ、２５ｂ、２６ｂ及び図中下側の領域２３ｄ、２４ｄ、２５ｄ、２６ｄにおける光学軸の方向は、図中のｘ軸に対して０°の方向である。図中右上側の領域２３ｅ、２４ｅ、２５ｅ、２６ｅ及び図中左下側の領域２３ｇ、２４ｇ、２５ｇ、２６ｇにおける光学軸の方向は、図中のｘ軸に対して１３５°の方向である。図中左上側の領域２３ｆ、２４ｆ、２５ｆ、２６ｆ及び図中右下側の領域２３ｈ、２４ｈ、２５ｈ、２６ｈにおける光学軸の方向は、図中のｘ軸に対して４５°の方向である。光学軸に平行な方向の偏光成分と光学軸に垂直な方向の偏光成分との位相差は、次のとおりである。最も中心側の領域２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆ、２３ｇ、２３ｈでは０°である。その外側の領域２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ、２４ｆ、２４ｇ、２４ｈでは１８°である。その外側の領域２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅ、２５ｆ、２５ｇ、２５ｈでは３６°である。最も外側の領域２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ、２６ｆ、２６ｇ、２６ｈでは５４°である。
【００４０】
次に、複屈折補正素子の設計方法について述べる。図１５［２］に示すようにディスク７に対する入射光又は反射光の光軸に垂直な断面内にＸ軸、Ｙ軸を定め、図１に示すディスク７の保護層のジョーンズ行列をＳとすると、Ｓは下式で与えられる。
【００４１】
【数１】
2005332435.tif 000003
ただし、φは下式で与えられる。
【００４２】
【数２】
2005332435.tif 000004
ここで、ディスク７の保護層における屈折率楕円体の光線に垂直な断面である楕円を考えたとき、αは楕円の長軸方向の偏光成分と短軸方向の偏光成分との位相差であり、θは楕円の長軸方向又は短軸方向を表わす角度である。α、θの求め方は、上述の非特許文献１に記載されている。
【００４３】
複屈折補正素子のジョーンズ行列をＢとすると、複屈折補正素子によってディスク７の保護層の垂直複屈折による入射光又は反射光への影響を補正するには、Ｂが面内複屈折のない場合におけるＳの逆行列であれば良い。このとき、複屈折補正素子は、光学軸の方向がθ＋φで定められ、光学軸に平行な方向の偏光成分と光学軸に垂直な方向の偏光成分との位相差がαで定められる波長板となる。ただし、θ＋φ及びαはｘ、ｙの関数であるため、光学軸の方向及び位相差は、複屈折補正素子の面内の位置により変化することになる。これにより、光がディスク７の保護層を透過する際に生じる位相差が、光が複屈折補正素子を透過する際に生じる位相差で打ち消される。
【００４４】
上述の光学軸の方向を計算すると、光軸に関して回転対称で、光軸を中心とする円の半径方向又は接線方向となる。すなわち、光学軸の方向は、図２乃至図５に示すｘ軸に対する角度に応じて連続的に変化する。実際には、光学軸の方向を、連続的に変化させる代わりに、離散的に変化させても良い。光学軸の方向を離散的に変化させると、垂直複屈折による入射光又は反射光への影響の補正の効果はやや落ちるが、複屈折補正素子の作製は容易になる。
【００４５】
図２に示す複屈折補正素子５ａにおいては、光学軸の方向が、ｘ軸に対する角度に応じて周方向に四つの領域に分割されて離散的に変化している。領域１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａの分割線間の各中心部、領域１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂの分割線間の各中心部、領域１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ、１４ｃの分割線間の各中心部、及び領域１１ｄ、１２ｄ、１３ｄ、１４ｄの分割線間の各中心部では、光学軸の方向は光軸を中心とする円の半径方向である。しかし、各領域群の分割線間の中心部から隣接する領域群との境界部へ近づくに従って、光学軸の方向は光軸を中心とする円の半径方向からずれていく。
【００４６】
図３に示す複屈折補正素子５ｂにおいては、光学軸の方向が、ｘ軸に対する角度に応じて周方向に四つの領域に分割されて離散的に変化している。領域１５ａ、１６ａ、１７ａ、１８ａの分割線間の各中心部、領域１５ｂ、１６ｂ、１７ｂ、１８ｂの分割線間の各中心部、領域１５ｃ、１６ｃ、１７ｃ、１８ｃの分割線間の各中心部、及び領域１５ｄ、１６ｄ、１７ｄ、１８ｄの分割線間の各中心部では、光学軸の方向は光軸を中心とする円の接線方向である。しかし、各領域群の分割線間の中心部から隣接する領域群との境界部へ近づくに従って、光学軸の方向は光軸を中心とする円の接線方向からずれていく。
【００４７】
図４に示す複屈折補正素子５ｃにおいては、光学軸の方向が、ｘ軸に対する角度に応じて周方向に八つの領域に分割されて離散的に変化している。領域１９ａ、２０ａ、２１ａ、２２ａの分割線間の各中心部、領域１９ｂ、２０ｂ、２１ｂ、２２ｂの分割線間の各中心部、領域１９ｃ、２０ｃ、２１ｃ、２２ｃの分割線間の各中心部、領域１９ｄ、２０ｄ、２１ｄ、２２ｄの分割線間の各中心部、領域１９ｅ、２０ｅ、２１ｅ、２２ｅの分割線間の各中心部、領域１９ｆ、２０ｆ、２１ｆ、２２ｆの分割線間の各中心部、領域１９ｇ、２０ｇ、２１ｇ、２２ｇの分割線間の各中心部、及び領域１９ｈ、２０ｈ、２１ｈ、２２ｈの分割線間の各中心部では、光学軸の方向は光軸を中心とする円の半径方向である。しかし、各領域群の分割線間の中心部から隣接する領域群との境界部へ近づくに従って、光学軸の方向は光軸を中心とする円の半径方向からずれていく。
【００４８】
図５に示す複屈折補正素子５ｄにおいては、光学軸の方向が、ｘ軸に対する角度に応じて周方向に八つの領域に分割されて離散的に変化している。領域２３ａ、２４ａ、２５ａ、２６ａの分割線間の各中心部、領域２３ｂ、２４ｂ、２５ｂ、２６ｂの分割線間の各中心部、領域２３ｃ、２４ｃ、２５ｃ、２６ｃの分割線間の各中心部、領域２３ｄ、２４ｄ、２５ｄ、２６ｄの分割線間の各中心部、領域２３ｅ、２４ｅ、２５ｅ、２６ｅの分割線間の各中心部、領域２３ｆ、２４ｆ、２５ｆ、２６ｆの分割線間の各中心部、領域２３ｇ、２４ｇ、２５ｇ、２６ｇの分割線間の各中心部、及び領域２３ｈ、２４ｈ、２５ｈ、２６ｈの分割線間の各中心部では、光学軸の方向は光軸を中心とする円の接線方向である。しかし、各領域群の分割線間の中心部から隣接する領域群との境界部へ近づくに従って、光学軸の方向は光軸を中心とする円の接線方向からずれていく。
【００４９】
一方、上述の光学軸に平行な方向の偏光成分と光学軸に垂直な方向の偏光成分との位相差を計算すると、光軸に関して回転対称で、光軸を中心とする円の半径方向に沿って内側から外側へ向かって単調に増加する。図６に、複屈折補正素子における光学軸に平行な方向の偏光成分と光学軸に垂直な方向の偏光成分との位相差の計算例を示す。計算条件は、光源の波長が４０５ｎｍ、対物レンズの開口数が０．６５、光記録媒体の保護層の厚さが０．６ｍｍ、光記録媒体の保護層の垂直複屈折が０．０００７である。また、対物レンズの焦点距離は３ｍｍであるため、対物レンズの有効半径は３ｍｍ×０．６５＝１．９５ｍｍとなる。図６に実線で示すように、位相差は、光軸からの距離に応じて２次関数状に連続的に変化する。実際には、このように位相差を連続的に変化させる代わりに、離散的に変化させても良い。位相差を離散的に変化させると、垂直複屈折による入射光又は反射光への影響の補正の効果はやや落ちるが、複屈折補正素子の作製は容易になる。
【００５０】
図２乃至図５に示す複屈折補正素子５ａ〜５ｄにおいては、図６に点線で示すように、位相差が、光軸からの距離に応じて半径方向に四つの領域に分割されて離散的に変化している。領域１１ａ〜１１ｄ、１５ａ〜１５ｄ、１９ａ〜１９ｈ、２３ａ〜２３ｈでは位相差は０°、領域１２ａ〜１２ｄ、１６ａ〜１６ｄ、２０ａ〜２０ｈ、２４ａ〜２４ｈでは位相差は１８°、領域１３ａ〜１３ｄ、１７ａ〜１７ｄ、２１ａ〜２１ｈ、２５ａ〜２５ｈでは位相差は３６°、領域１４ａ〜１４ｄ、１８ａ〜１８ｄ、２２ａ〜２２ｈ、２６ａ〜２６ｈでは位相差は５４°である。位相差が０°の領域と位相差が１８°の領域のと境界は半径０．７５ｍｍ、位相差が１８°の領域と位相差が３６°の領域との境界は半径１．２８ｍｍ、位相差が３６°の領域と位相差が５４°の領域との境界は半径１．６４ｍｍである。
【００５１】
図７は複屈折補正素子５ａの断面図である。複屈折補正素子５ａは、ガラス製の基板２７ａと基板２７ｂとの間に、一軸の屈折率異方性を有する液晶高分子２８ａ〜２８ｄを挟んだ構成である。図中の矢印は液晶高分子２８ａ〜２８ｄの長手方向を示している。複屈折補正素子５ａにおける光学軸の方向は、液晶高分子２８ａ〜２８ｄの長手方向の面内方向への射影で定められる。また、複屈折補正素子５ａにおける位相差は、液晶高分子２８ａ〜２８ｄの長手方向と面内方向との角度で定められる。液晶高分子２８ａ〜２８ｄの長手方向と面内方向との角度が小さいほど、位相差は大きくなる。図７［ａ］〜［ｄ］は、それぞれ位相差が０°、１８°、３６°、５４°の場合に対応している。
【００５２】
複屈折補正素子５ａの領域１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ及び領域１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ、１４ｃにおいては、光学軸の方向がｘ軸に対して０°の方向になるように、液晶高分子２８ａ〜２８ｄの長手方向の面内方向への射影が所定の状態に揃えられる。領域１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂ及び領域１１ｄ、１２ｄ、１３ｄ、１４ｄにおいては、光学軸の方向がｘ軸に対して９０°の方向になるように、液晶高分子２８ａ〜２８ｄの長手方向の面内方向への射影が所定の状態に揃えられる。
【００５３】
また、複屈折補正素子５ａの領域１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにおいては、位相差が０°になるように、図７［ａ］に示すように、液晶高分子２８ａの長手方向と面内方向との角度が所定の状態に揃えられる。領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄにおいては、位相差が１８°になるように、図７［ｂ］に示すように、液晶高分子２８ｂの長手方向と面内方向との角度が所定の状態に揃えられる。領域１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄにおいては、位相差が３６°になるように、図７［ｃ］に示すように、液晶高分子２８ｃの長手方向と面内方向との角度が所定の状態に揃えられる。領域１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄにおいては、位相差が５４°になるように、図７［ｄ］に示すように、液晶高分子２８ｄの長手方向と面内方向との角度が所定の状態に揃えられる。
【００５４】
液晶高分子２８ａ〜２８ｄの方向を所定の状態に揃えることは、例えば、配向膜による液晶のラビング処理、液晶材料の選択、液晶への印加電圧の調整、などにより実現できる。
【００５５】
なお、複屈折補正素子５ｂ〜５ｄの断面図も図７に示すものと同じである。複屈折補正素子における光学軸の方向を、複屈折補正素子５ａ、５ｃのように近似的に光軸を中心とする円の半径方向にするか、複屈折補正素子５ｂ、５ｄのように近似的に光軸を中心とする円の接線方向にするかは、図１５［２］の説明で述べた（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚの符号、及び液晶高分子２８ａ〜２８ｄが正結晶の性質を有するか負結晶の性質を有するかにより決定される。
【００５６】
次に、光記録媒体上に形成される集光スポットの径、及び光検出器における受光量について述べる。図１の偏光ビームスプリッタ３に対するＰ偏光方向、Ｓ偏光方向が、図１５［２］のＸ軸方向、Ｙ軸方向にそれぞれ相当するものとする。また、図１の半導体レーザ１からの出射光の偏光方向が、偏光ビームスプリッタ３に対するＰ偏光方向であるとする。半導体レーザ１からの出射光の電界分布をＥ０（ｘ，ｙ）、図１の１／４波長板４のジョーンズ行列をＱとすると、半導体レーザ１から図１のディスク７へ向かう往路において、１／４波長板４、複屈折補正素子、ディスク７の保護層を透過した光の電界分布は、ジョーンズベクトルを用いて下式で表わされる。
【００５７】
【数３】
2005332435.tif 000005
ただし、Ｑは下式で与えられる。
【００５８】
【数４】
2005332435.tif 000006
図１のディスク７上のニアフィールドにおいて、図１５［２］のＸ軸、Ｙ軸に平行にそれぞれＵ軸、Ｖ軸を定める。図１の半導体レーザ１の波長をλ、図１の対物レンズ６の焦点距離をｆとすると、ディスク７上に形成される集光スポットの電界分布は、ジョーンズベクトルを用いて下式で表わされる。
【００５９】
【数５】
2005332435.tif 000007
集光スポットの強度分布は下式で表わされる。
【００６０】
【数６】
2005332435.tif 000008
この式に基づいて、光記録媒体の保護層の複屈折と集光スポットの径の関係を計算することができる。
【００６１】
ディスク７の複素反射率分布をＲ（ｕ，ｖ）とすると、ディスク７からの反射光の電界分布は、ジョーンズベクトルを用いて下式で表わされる。
【００６２】
【数７】
2005332435.tif 000009
ここで、Ｒ（ｕ，ｖ）は、ディスク７上に形成されているピットの形状により決まる関数である。
【００６３】
ディスク７から図１の光検出器１０へ向かう復路において、ディスク７の保護層、複屈折補正素子、１／４波長板４を透過した光の電界分布は、ジョーンズベクトルを用いて下式で表わされる。
【００６４】
【数８】
2005332435.tif 000010
光検出器１０における受光量をＬとすると、Ｌは下式で与えられる。
【００６５】
【数９】
2005332435.tif 000011
この式に基づいて、光記録媒体の保護層の複屈折と再生信号における分解能及びクロストークとの関係を計算することができる。
【００６６】
図８に、光記録媒体の保護層の面内複屈折と集光スポット径との関係の計算例を示す。計算条件は、光源の波長が４０５ｎｍ、対物レンズの開口数が０．６５、光記録媒体の保護層の厚さが０．６ｍｍである。図中の●は垂直複屈折が０の場合、○は垂直複屈折が０．０００７で複屈折補正素子による補正を行わない場合、△は垂直複屈折が０．０００７で、図２及び図３に示す周方向に四つの領域に分割された複屈折補正素子５ａ又は複屈折補正素子５ｂによる補正を行った場合、□は垂直複屈折が０．０００７で、図４及び図５に示す周方向に八つの領域に分割された複屈折補正素子５ｃ又は複屈折補正素子５ｄによる補正を行った場合の各計算結果である。
【００６７】
垂直複屈折が０の場合の集光スポット径は、面内複屈折に依存せず約０．５２３μｍである。しかし、垂直複屈折が０．０００７で複屈折補正素子による補正を行わない場合の集光スポット径は、面内複屈折に僅かに依存し、面内複屈折が０のとき約０．５４０μｍに拡大する。これに対し、垂直複屈折が０．０００７で、周方向に四つの領域に分割された複屈折補正素子による補正を行った場合の集光スポット径は、面内複屈折に殆んど依存せず約０．５３０μｍである。また、垂直複屈折が０．０００７で、周方向に八つの領域に分割された複屈折補正素子による補正を行った場合の集光スポット径は、面内複屈折に殆んど依存せず約０．５２４μｍである。
【００６８】
このことから、複屈折補正素子を用いることにより、垂直複屈折による集光スポット径の拡大を抑制できることがわかる。集光スポット径の拡大の抑制効果は、周方向に四つの領域に分割された複屈折補正素子よりも周方向に八つの領域に分割された複屈折補正素子の方が大きく、後者では集光スポット径の拡大をほぼ完全に抑制できる。
【００６９】
なお、光記録媒体の保護層の面内複屈折は、半径位置に応じて変化し、ポリカーボネートを用いた場合は約±０．００００３の範囲内で変化する。すなわち、複屈折補正素子による補正を行わない場合、集光スポット径は半径位置に応じて変化することになる。これは記録再生を行う上で好ましくない。複屈折補正素子を用いれば、このような集光スポット径の半径位置に応じた変化も抑制することができる。
【００７０】
図９に、光記録媒体の保護層の面内複屈折と再生信号における分解能との関係の計算例を示す。計算条件は、図８で述べた条件に加え、光記録媒体上に形成されているピットのうち、最短ピット（１−７変調の２Ｔに相当）の長さが０．２０５μｍ、最長ピット（１−７変調の８Ｔに相当）の長さが０．８２０μｍ、トラックピッチが０．４μｍである。図の縦軸に示す２Ｔ／８Ｔ分解能は、２Ｔ信号のキャリアレベルと８Ｔ信号のキャリアレベルとの比で定義される。図中の●は垂直複屈折が０の場合、○は垂直複屈折が０．０００７で複屈折補正素子による補正を行わない場合、△は垂直複屈折が０．０００７で、図２及び図３に示す周方向に四つの領域に分割された複屈折補正素子５ａ又は複屈折補正素子５ｂによる補正を行った場合、□は垂直複屈折が０．０００７で、図４及び図５に示す周方向に八つの領域に分割された複屈折補正素子５ｃ又は複屈折補正素子５ｄによる補正を行った場合の各計算結果である。
【００７１】
垂直複屈折が０の場合の２Ｔ／８Ｔ分解能は、面内複屈折に依存せず約−１５．４ｄＢである。しかし、垂直複屈折が０．０００７で複屈折補正素子による補正を行わない場合の２Ｔ／８Ｔ分解能は、面内複屈折に大きく依存し、面内複屈折が０のとき約−１９．０ｄＢに低下する。これに対し、垂直複屈折が０．０００７で、周方向に四つの領域に分割された複屈折補正素子による補正を行った場合の２Ｔ／８Ｔ分解能は、面内複屈折に僅かにしか依存せず、面内複屈折が０のとき約−１６．８ｄＢである。また、垂直複屈折が０．０００７で、周方向に八つの領域に分割された複屈折補正素子による補正を行った場合の２Ｔ／８Ｔ分解能は、面内複屈折に殆んど依存せず約−１５．７ｄＢである。
【００７２】
このことから、複屈折補正素子を用いることにより、垂直複屈折による再生信号における分解能の低下を抑制できることがわかる。再生信号における分解能の低下の抑制効果は、周方向に四つの領域に分割された複屈折補正素子よりも周方向に八つの領域に分割された複屈折補正素子の方が大きく、後者では再生信号における分解能の低下をほぼ完全に抑制できる。また、複屈折補正素子を用いれば、再生信号における分解能の光記録媒体の半径位置に応じた変化も抑制することができる。
【００７３】
図１０に、光記録媒体の保護層の面内複屈折と再生信号におけるクロストークとの関係の計算例を示す。計算条件は図９で述べた条件と同じである。図の縦軸に示す２Ｔクロストークは、隣接トラックから漏れ込む２Ｔ信号のキャリアレベルと自トラックにおける２Ｔ信号のキャリアレベルとの比で定義される。図中の●は垂直複屈折が０の場合、○は垂直複屈折が０．０００７で複屈折補正素子による補正を行わない場合、△は垂直複屈折が０．０００７で、図２及び図３に示す周方向に四つの領域に分割された複屈折補正素子５ａ又は複屈折補正素子５ｂによる補正を行った場合、□は垂直複屈折が０．０００７で、図４及び図５に示す周方向に八つの領域に分割された複屈折補正素子５ｃ又は複屈折補正素子５ｄによる補正を行った場合の各計算結果である。
【００７４】
垂直複屈折が０の場合の２Ｔクロストークは、面内複屈折に依存せず約−１７．４ｄＢである。しかし、垂直複屈折が０．０００７で複屈折補正素子による補正を行わない場合の２Ｔクロストークは、面内複屈折に僅かに依存し、面内複屈折が０のとき約−８．３ｄＢに増加する。これに対し、垂直複屈折が０．０００７で、周方向に四つの領域に分割された複屈折補正素子による補正を行った場合の２Ｔクロストークは、面内複屈折に殆んど依存せず約−７．６ｄＢである。また、垂直複屈折が０．０００７で、周方向に八つの領域に分割された複屈折補正素子による補正を行った場合の２Ｔクロストークは、面内複屈折に殆んど依存せず約−１７．２ｄＢである。
【００７５】
このことから、周方向に四つの領域に分割された複屈折補正素子を用いた場合は、垂直複屈折による再生信号におけるクロストークの増加を必ずしも抑制できないが、周方向に八つの領域に分割された複屈折補正素子を用いた場合は、垂直複屈折による再生信号におけるクロストークの増加をほぼ完全に抑制できることがわかる。また、複屈折補正素子を用いれば、再生信号におけるクロストークの光記録媒体の半径位置に応じた変化も抑制することができる。
【００７６】
図２及び図３に示す複屈折補正素子５ａ又は複屈折補正素子５ｂは、周方向に四つの領域に分割されており、各領域が更に半径方向に四つの領域に分割されている。また、図４及び図５に示す複屈折補正素子５ｃ又は複屈折補正素子５ｄは、周方向に八つの領域に分割されており、各領域が更に半径方向に四つの領域に分割されている。しかし、複屈折補正素子における周方向に分割された領域の数は４又は８に限らずいくつでも良く、半径方向に分割された領域の数も４に限らずいくつでも良い。複屈折補正素子を用いることによる、集光スポット径の拡大の抑制効果、再生信号における分解能の低下及びクロストークの増加の抑制効果は、複屈折補正素子における周方向に分割された領域の数、半径方向に分割された領域の数が多いほど大きい。一方、複屈折補正素子の製作の容易性は、複屈折補正素子における周方向に分割された領域の数、半径方向に分割された領域の数が少ないほど高い。
【００７７】
本発明の光ヘッド装置の第五実施形態は、第一実施形態における複屈折補正素子５ａを複屈折補正素子５ｅに置き換えたものであり、その他の構成は図１に示すものと同じである。
【００７８】
図１１は複屈折補正素子５ｅの平面図である。複屈折補正素子５ｅは、光軸を中心とする同心円状の格子を有する構成であり、一軸の屈折率異方性を有する材料を含んでおらず、屈折率等方性の材料に構造複屈折を利用して一軸の屈折率異方性を持たせたものである。この場合、複屈折補正素子５ｅにおける光学軸の方向は、格子に平行又は垂直な方向となる。したがって、格子を同心円状に形成することにより、光学軸の方向を、光軸に関して回転対称で、光軸を中心とする円の半径方向又は接線方向とすることができる。すなわち、光学軸の方向を連続的に変化させることができる。
【００７９】
格子の周期が入射光の波長に比べて十分に小さい場合、この格子は、入射光を回折させず、入射光に対して波長板として作用する。格子を形成する二つの媒質の屈折率をｎ１及びｎ２、格子の１周期においてそれぞれの媒質が占める割合をｑ及び１−ｑ（ｑは格子のデューティ比）、格子に平行及び垂直な方向の偏光成分に対する実効的な屈折率をそれぞれｎ‖及びｎ⊥とすると、ｎ‖、ｎ⊥は下式で与えられる。
【００８０】
【数１０】
2005332435.tif 000012
【００８１】
【数１１】
2005332435.tif 000013
図１２に、格子のデューティ比と実効的な屈折率との関係の計算例を示す。ここでは、二つの媒質を空気及び石英としており、ｎ１＝１、ｎ２＝１．４７である。図中の●は格子に平行な方向の偏光成分（ＴＥ偏光）に対する実効的な屈折率ｎ‖、○は格子に垂直な方向の偏光成分（ＴＭ偏光）に対する実効的な屈折率ｎ⊥の計算結果である。Δｎ＝ｎ‖−ｎ⊥とすると、ｑ＝０でΔｎは最小値０をとり、ｑ＝０．４５でΔｎは最大値０．０８８７をとる。
【００８２】
図１３は複屈折補正素子５ｅの断面図である。複屈折補正素子５ｅは、石英製の基板２９の上に、格子３０ａ〜３０ｄが形成された構成である。ｐは格子３０ａ〜３０ｄの周期、ｈは格子３０ａ〜３０ｄの高さである。ｐは入射光の波長に比べて十分に小さい。複屈折補正素子５ｅにおける位相差は、入射光の波長をλとすると、２πｈΔｎ／λで与えられる。図１３［ａ］の格子３０ａのデューティ比は０、図１３［ｄ］の格子３０ｄのデューティ比は０．４５であり、図１３［ａ］〜［ｄ］の格子３０ａ〜３０ｄのデューティ比はこの順に大きくなる。したがって、図１３［ａ］〜［ｄ］の複屈折補正素子５ｅにおける位相差はこの順に大きくなる。
【００８３】
複屈折補正素子５ｅにおいては、光軸からの距離に応じて格子のデューティ比を０〜０．４５の間で連続的に変化させることにより、図６に実線で示すように、位相差を光軸からの距離に応じて２次関数状に連続的に変化させることができる。光軸上では、ｑ＝０すなわちΔｎ＝０とすれば位相差は０°となる。一方、光軸からの距離が対物レンズの有効半径である１．９５ｍｍの場合は、ｑ＝０．４５すなわちΔｎ＝０．０８８７とし、位相差が６５．７°となるようにｈを定めれば良い。このとき、λ＝４０５ｎｍとするとｈ＝８３３ｎｍとなる。
【００８４】
このように、複屈折補正素子５ｅは、格子の高さと周期の比が大きいため製作が困難である。しかし、複屈折補正素子５ｅを用いれば、垂直複屈折による集光スポット径の拡大、再生信号における分解能の低下及びクロストークの増加を完全に抑制することができる。
【００８５】
本発明の光ヘッド装置の第一乃至第五実施形態は、偏光ビームスプリッタと１／４波長板を用いた偏光光学系と呼ばれる構成である。これに対し、本発明の光ヘッド装置の他の実施形態としては、無偏光ビームスプリッタを用いた無偏光光学系と呼ばれる構成も考えられる。
【００８６】
無偏光ビームスプリッタを用いた構成においては、半導体レーザからの出射光は、無偏光ビームスプリッタに入射して例えば約５０％が透過し、対物レンズでディスク上に集光される。ディスクからの反射光は、無偏光ビームスプリッタに入射して例えば約５０％が反射され、光検出器で受光される。
【００８７】
無偏光ビームスプリッタを用いた構成においては、光記録媒体の保護層に複屈折があっても、光検出器における受光量は低下しない。したがって、偏光ビームスプリッタと１／４波長板とを用いた構成と異なり、垂直複屈折による受光量の低下が原因で、再生信号における分解能の低下及びクロストークの増加が生じることはない。しかし、光記録媒体の保護層に複屈折があると、光記録媒体上に形成される集光スポットの径が拡大する。したがって、偏光ビームスプリッタと１／４波長板とを用いた構成と同様に、垂直複屈折による集光スポットの径の拡大は、再生信号における分解能の低下及びクロストークの増加につながる。すなわち、無偏光ビームスプリッタを用いた構成においても、複屈折補正素子を用いることにより、垂直複屈折による再生信号における分解能の低下及びクロストークの増加を抑制することができる。
【００８８】
図１４に、本発明の光学式情報記録再生装置の一実施形態を示す。本実施形態は、図１に示す本発明の光ヘッド装置の第一実施形態に、コントローラ３１、変調回路３２、記録信号生成回路３３、半導体レーザ駆動回路３４、増幅回路３５、再生信号処理回路３６、復調回路３７、誤差信号生成回路３８、対物レンズ駆動回路３９を付加したものである。
【００８９】
変調回路３２は、ディスク７へ記録すべきデータを、変調規則に従って変調する。記録信号生成回路３３は、変調回路３２で変調された信号を基に、記録ストラテジに従って半導体レーザ１を駆動するための記録信号を生成する。半導体レーザ駆動回路３４は、記録信号生成回路３３で生成された記録信号を基に、半導体レーザ１へ記録信号に応じた電流を供給して半導体レーザ１を駆動する。これによりディスク７へのデータの記録が行われる。
【００９０】
一方、増幅回路３５は、光検出器１０の各受光部からの出力を増幅する。再生信号処理回路３６は、増幅回路３５で増幅された信号を基に、ＲＦ信号の生成、波形等化及び二値化を行う。復調回路３７は、再生信号処理回路３６で二値化された信号を、復調規則に従って復調する。これによりディスク７からのデータの再生が行われる。
【００９１】
また、誤差信号生成回路３８は、増幅回路３５で増幅された信号を基に、フォーカス誤差信号及びトラック誤差信号の生成を行う。対物レンズ駆動回路３９は、誤差信号生成回路３８で生成された誤差信号を基に、対物レンズ６を駆動する図示しないアクチュエータへ誤差信号に応じた電流を供給して対物レンズ６を駆動する。
【００９２】
更に、ディスク７を除く光学系は図示しないポジショナによりディスク７の半径方向へ駆動され、ディスク７は図示しないスピンドルにより回転駆動される。これによりフォーカス、トラック、ポジショナ及びスピンドルのサーボが行われる。
【００９３】
変調回路３２から半導体レーザ駆動回路３４までのデータの記録に関わる回路、増幅回路３５から復調回路３７までのデータの再生に関わる回路、及び増幅回路３５から対物レンズ駆動回路３９までのサーボに関わる回路は、コントローラ３１により制御される。
【００９４】
本実施形態は、ディスク７に対して記録及び再生を行う記録再生装置である。一方、本発明の光学式情報記録再生装置の他の実施形態としては、ディスク７に対して再生のみを行う再生専用装置も考えられる。この場合、半導体レーザ１は、半導体レーザ駆動回路３４によって記録信号に基づいて駆動されるのではなく、出射光のパワーが一定の値になるように駆動される。
【００９５】
また、本発明の光学式情報記録再生装置の他の実施形態としては、本発明の光ヘッド装置の第二乃至第五実施形態のいずれかに、コントローラ３１、変調回路３２、記録信号生成回路３３、半導体レーザ駆動回路３４、増幅回路３５、再生信号処理回路３６、復調回路３７、誤差信号生成回路３８、対物レンズ駆動回路３９を付加した形態も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の光ヘッド装置の第一実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明の光ヘッド装置の第一実施形態に用いる複屈折補正素子の平面図である。
【図３】本発明の光ヘッド装置の第二実施形態に用いる複屈折補正素子の平面図である。
【図４】本発明の光ヘッド装置の第三実施形態に用いる複屈折補正素子の平面図である。
【図５】本発明の光ヘッド装置の第四実施形態に用いる複屈折補正素子の平面図である。
【図６】本発明に用いられる複屈折補正素子における光学軸に平行な方向の偏光成分と光学軸に垂直な方向の偏光成分との位相差の計算例を示すグラフである。
【図７】本発明の光ヘッド装置の第一実施形態に用いる複屈折補正素子の断面図である。
【図８】光記録媒体の保護層の面内複屈折と集光スポット径との関係の計算例を示すグラフである。
【図９】光記録媒体の保護層の面内複屈折と再生信号における分解能との関係の計算例を示すグラフである。
【図１０】光記録媒体の保護層の面内複屈折と再生信号におけるクロストークとの関係の計算例を示すグラフである。
【図１１】本発明の光ヘッド装置の第五実施形態に用いる複屈折補正素子の平面図である。
【図１２】本発明の光ヘッド装置の第五実施形態に用いる複屈折補正素子における格子のデューティ比と実効的な屈折率との関係の計算例を示すグラフである。
【図１３】本発明の光ヘッド装置の第五実施形態に用いる複屈折補正素子の断面図である。
【図１４】本発明の光学式情報記録再生装置の一実施形態を示す構成図である。
【図１５】図１５［１］は従来の一般的な光ヘッド装置を示す構成図である。図１５［２］は光記録媒体とＸＹＺ座標との関係を示す斜視図である。
【図１６】光記録媒体の保護層の垂直複屈折と集光スポット径との関係の計算例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９７】
１  半導体レーザ
２  コリメータレンズ
３  偏光ビームスプリッタ
４  １／４波長板
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ  複屈折補正素子
６  対物レンズ
７  ディスク
８  円筒レンズ
９  凸レンズ
１０  光検出器
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ  領域
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ  領域
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ  領域
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ  領域
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ  領域
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ  領域
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ  領域
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ  領域
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、１９ｅ、１９ｆ、１９ｇ、１９ｈ  領域
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｈ  領域
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇ、２１ｈ  領域
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇ、２２ｈ  領域
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆ、２３ｇ、２３ｈ  領域
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ、２４ｆ、２４ｇ、２４ｈ  領域
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅ、２５ｆ、２５ｇ、２５ｈ  領域
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ、２６ｆ、２６ｇ、２６ｈ  領域
２７ａ、２７ｂ  基板
２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ  液晶高分子
２９  基板
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ  格子
３１  コントローラ
３２  変調回路
３３  記録信号生成回路
３４  半導体レーザ駆動回路
３５  増幅回路
３６  再生信号処理回路
３７  復調回路
３８  誤差信号生成回路
３９  対物レンズ駆動回路
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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