(57)【要約】  本発明は、光源と、前記光源からの出射光を光ディスクの情報記録面上に集光させる対物レンズと、集光されて光ディスクの情報記録面によって反射された戻り光を、前記出射光の光路とは異なる光路に偏向分離するビームスプリッタと、偏向分離された前記戻り光を検出する光検出器とを備える光ヘッド装置であって、前記ビームスプリッタと前記光検出器との間の光路中に、入射した戻り光を、偏光度を低下させて透過させる偏光解消素子が設置されている光ヘッド装置を提供する。
2007105767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源からの出射光を光ディスクの情報記録面上に集光させる対物レンズと、集光されて光ディスクの情報記録面によって反射された戻り光を、前記出射光の光路とは異なる光路に偏向分離するビームスプリッタと、偏向分離された前記戻り光を検出する光検出器とを備える光ヘッド装置であって、前記ビームスプリッタと前記光検出器との間の光路中に、入射した戻り光を、偏光度を低下させて透過させる偏光解消素子が設置されている光ヘッド装置。
【請求項２】
前記偏光解消素子が複屈折材料からなる複屈折層を有していて、前記偏光解消素子に入射した戻り光が、前記偏光解消素子の素子面上の位置により異なる偏光状態とされて透過されるように、前記複屈折層の位相差および光学軸のいずれか一方又は両方が前記素子面上の位置により異なる請求項１に記載の光ヘッド装置。
【請求項３】
前記偏光解消素子は、透過する光の偏光度が０．５以下となるよう前記偏光状態を変化させる請求項１又は２記載の光ヘッド装置。
【請求項４】
前記偏光解消素子に対して前記光源光が入射される入射光束径内の前記複屈折層が、複数の領域に分割されていて、隣接する領域を透過する光の偏光状態が互いに異なっている請求項２または３に記載の光ヘッド装置。
【請求項５】
前記領域が、前記入射光束径内の前記複屈折層が光軸を中心とした放射状に分割されてなり、前記領域を透過した光が、前記偏光解消素子の光軸を中心に３６０度／ｊ（ｊは２以上の整数）の回転周期で同じ偏光状態となっている請求項４に記載の光ヘッド装置。
【請求項６】
前記領域が、前記入射光束径内の前記複屈折層が光軸を中心とした同心円状に分割されてなる、請求項４に記載の光ヘッド装置。
【請求項７】
前記領域のうち隣接する２つの領域を透過する光の偏光状態を基準化ストークスパラメータ（Ｓ０ｋ＝１，Ｓ１ｋ，Ｓ２ｋ，Ｓ３ｋ）を用いてそれぞれ（１，Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０）及び（１，Ｓ１１，Ｓ２１，Ｓ３１）で表すと、これらのパラメータの間に式（１）の関係が成立している請求項４、５または６に記載の光ヘッド装置。
０＜（Ｓ１０−Ｓ１１）２＋（Ｓ２０−Ｓ２１）２
＋（Ｓ３０−Ｓ３１）２≦３      （１）
【請求項８】
概ね９０度の位置の関係にある２つの領域を透過する光の偏光状態を基準化ストークスパラメータ（Ｓ０ｋ＝１，Ｓ１ｋ，Ｓ２ｋ，Ｓ３ｋ）を用いてそれぞれ（１，Ｓ１３，Ｓ２３，Ｓ３３）及び（１，Ｓ１４，Ｓ２４，Ｓ３４）で表すと、これらのパラメータの間に式（２）の関係が成立している請求項４、５または６に記載の光ヘッド装置。
２≦（Ｓ１３−Ｓ１４）２＋（Ｓ２３−Ｓ２４）２
＋（Ｓ３３−Ｓ３４）２≦４      （２）
【請求項９】
前記領域は、前記入射光束径内の前記複屈折層が中心間の距離が３０μｍ以上かつ３ｍｍ以下の間隔で分割されてなり、それぞれの領域内で光学軸の方向が放射状または同心円状である請求項４に記載の光ヘッド装置。
【請求項１０】
前記入射光束径内の前記複屈折層の位相差の大きさが一定で光学軸の方向が放射状または同心円状とされている請求項２または３に記載の光ヘッド装置。
【請求項１１】
前記複屈折層の位相差の大きさが入射光波長λの１／２の奇数倍である請求項４〜１０のいずれかに記載の光ヘッド装置。
【請求項１２】
前記複屈折層が９０度ずつに分割された４つの領域からなり、隣接する前記領域の光学軸が互いに９０度の角度をなすとともに、入射される光源光の偏光方向と４５度の角度をなすように構成されている請求項５に記載の光ヘッド装置。
【請求項１３】
前記入射光束径内の前記複屈折層が、前記光軸を中心に配置された第１の領域と、他の部分からなる第２の領域とに分割されてなる、請求項４に記載の光ヘッド装置。
【請求項１４】
前記入射光束径内の前記複屈折層が、前記光軸を中心に対称に配置された第１および第２の領域と、他の部分からなる第３の領域とに分割されてなる、請求項４に記載の光ヘッド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＣＤ、ＤＶＤ等の光記録媒体（以下「光ディスク」という。）、特に複数層の情報記録層を有する複層光ディスクに対して記録再生を行う必要のある光ヘッド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクには、情報記録層が単層の単層光ディスクと、複数層ある複層光ディスクとがある。例えば２層の記録層を有する２層光ディスクに対して情報の記録再生を行うとき、光検出器に戻る戻り光は、光源からの出射光を集光させた情報記録層により反射された光のみならず、隣接した情報記録層により反射された光の影響を受ける。複層光ディスクの記録再生をおこなう光ヘッド装置では、このような層間クロストークがサーボ信号に影響を与えないような構成にする必要がある。なお、本明細書で用いる「記録再生」という文言は、光ディスクに対する記録若しくは再生、又は、記録及び再生を総称するものである。【０００３】
従来の複層光ディスクの記録再生をおこなう光ヘッド装置における２層光ディスク再生時の光路の模式図を図１７に示す。２層光ディスクの光入射面から近い層をＬ１層、遠い層をＬ２層とすると、Ｌ１層の再生時に光検出器に受光される光Ｌ１１に対し、Ｌ２層で反射された光Ｌ１２は、その焦点が光Ｌ１１より前方に位置する。一方、Ｌ２層の再生時に光検出器に受光される光Ｌ２２に対し、Ｌ１層で反射された光Ｌ２１は、その焦点が光Ｌ２２より後方に位置する。【０００４】
Ｌ１層の再生時においてＬ１層からの戻り光は、回折素子で回折された０次回折光、±１次回折光がそれぞれ光検出器の検出面上に集光される。Ｌ２層より反射された戻り光は、ビーム径が大きく光密度は低いものの光検出器の検出面上に迷光となって照射されて、Ｌ１層からの戻り光と光検出器上で干渉を生じる。情報記録層の層間隔や光源波長の変化によって光の干渉条件が変化すると、信号強度が変化して読み取り性能が低下する問題を引き起こす。【０００５】
この対策として、例えば特許文献１に示すような光ヘッド装置が提案されている。これは、図１８に示すようなホログラム素子を光束中に配置し、光ディスクからの戻り光の一部を回折して、サブビームの光検出器に照射される迷光を取り除くものである。【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２０３０９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に示された構成では、Ｌ２層からの迷光のみならず、本来情報を読み出したいＬ１層からの光もホログラム素子で回折することになり、光検出器に入る信号光強度も低下してしまうという問題があった。【０００８】
本発明は、従来技術のかかる問題を解決するためになされたものであり、光検出器への信号強度を低下させることなく複層光ディスクを記録再生することができ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】
【０００９】
（１）本発明の光ヘッド装置は、光源と、前記光源からの出射光を光ディスクの情報記録面上に集光させる対物レンズと、集光されて光ディスクの情報記録面によって反射された戻り光を前記出射光の光路とは異なる光路に偏向分離するビームスプリッタと、偏向分離された前記戻り光を検出する光検出器とを備える光ヘッド装置であって、前記ビームスプリッタと前記光検出器との間の光路中に、入射した戻り光を、偏光度を低下させて透過させる偏光解消素子が設置されている構成を有している。【００１０】
この構成により、光源から光ディスクへ照射される光源光の偏光度を低下させて光ディスクへの集光特性を低下させることなく、光ディスクからの戻り光が光検出器上に照射されて検出されるときの偏光度を低下させることができる。その結果、複層光ディスクに対して読み取りまたは書き込みをおこなうときに、光検出器上において、複層ディスクのそれぞれの層からの戻り光の偏光度を低下させて、それらの光の干渉性を低減させることができる。それにより、複層ディスクの層間隔の変化や光源光波長の変化によって、読み取りまたは書き込みをおこなう自層および他層からの光の干渉条件が変化しても、信号強度が変化して読み取り性能が低下することが抑制できて、良好な特性で複層光ディスクを記録再生することができる。【００１１】
（２）本発明の光ヘッド装置は、（１）の態様において、前記偏光解消素子が複屈折材料からなる複屈折層を有していて、前記偏光解消素子に入射した戻り光が前記偏光解消素子の素子面上の位置により異なる偏光状態とされて透過されるように、前記複屈折層の位相差および光学軸のいずれか一方又は両方が前記素子面上の位置により異なる構成を有していることが好ましい。【００１２】
光検出器上の同じ位置に照射される光ディスクの各層からの戻り光は、フォーカス状態が互いに異なるので、偏光解消素子上では異なる位置を透過している。この構成により、本発明の光ヘッド装置は、偏光解消素子の素子面を透過する位置により互いに異なる偏光状態として透過させるので、光検出器上におけるそれぞれの層からの戻り光の干渉を低減することができる。【００１３】
（３）本発明の光ヘッド装置は、（１）または（２）の態様において、前記偏光解消素子は、透過する光の偏光度が０．５以下となるよう前記偏光状態を変化させる構成を有していることが好ましい。【００１４】
この構成により、光検出器上における、複層ディスクのそれぞれの層からの戻り光の干渉性をより低減することができる。さらに、偏光度を０．２５以下、さらに概ねゼロすなわち偏光していない状態とすることで、より干渉性を低減できる。干渉性を低減すると、複層ディスクの層間隔の変化や光源波長の変化に対する、信号の強度変化を抑えて、読み取り性能の低下を抑制することができて好ましい。【００１５】
（４）本発明の光ヘッド装置は、（２）または（３）の態様において、前記光源光が入射される入射光束径内の前記複屈折層が、複数の領域に分割されていて、隣接する領域を透過する光の偏光状態が互いに異なっている構成を有していることが好ましい。【００１６】
この構成により、光ディスクの各層からの戻り光が偏光解消素子に入射される位置ごとに、透過する光の偏光状態を変えることができるので、光検出器上におけるそれぞれの層からの戻り光の干渉を効果的に低減することができる。【００１７】
（５）本発明の光ヘッド装置は、（４）の態様において、前記入射光束径内の前記複屈折層が、前記偏光解消素子の光軸を中心とした放射状に複数の領域に分割され、前記領域を透過した光が、前記偏光解消素子の光軸を中心に３６０度／ｊ（ｊは２以上の整数）の回転周期で同じ偏光状態となっている構成を有していることが好ましい。【００１８】
この構成により、入射光束径内の一部だけの光束に対しても偏光度Ｖが低減されて干渉性が低減されるので好ましい。また、４分割や２分割された受光エリアをもつ光検出器を用いた場合に、それぞれの受光エリアに異なる偏光状態に変換された戻り光が複数入射されるようになって、読み取り特性が向上される。【００１９】
（６）本発明の光ヘッド装置は、（４）の態様において、前記領域が、前記入射光束径内の前記複屈折層が光軸を中心とした同心円状に分割されてなる構成を有していることが好ましい。【００２０】
この構成により、入射光が偏心しても偏光度Ｖの変動が小さく抑えられて、良好な読み取り特性が維持される。【００２１】
（７）本発明の光ヘッド装置は、（４）、（５）または（６）の態様において、前記光源光が入射される前記偏光解消素子の入射光束径内の前記複屈折層が複数の領域に分割され、その領域ごとに透過する光の偏光状態が異なっており、隣接する２つの領域を透過する光の偏光状態を基準化ストークスパラメータ（Ｓ０ｋ＝１，Ｓ１ｋ，Ｓ２ｋ，Ｓ３ｋ）を用いてそれぞれ（１，Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０）及び（１，Ｓ１１，Ｓ２１，Ｓ３１）で表すと、これらのパラメータの間に式（１）：
０＜（Ｓ１０−Ｓ１１）２＋（Ｓ２０−Ｓ２１）２
＋（Ｓ３０−Ｓ３１）２≦３      （１）
の関係が成立している構成を有していることが好ましい。【００２２】
複数の領域に分割された偏光解消素子を透過した光が、隣り合う領域間での偏光状態の差γが大きいと、その領域境界での光の回折が生じ、光の利用効率が低下する。隣り合う領域間の偏光状態の差をγ（＝（Ｓ１０−Ｓ１１）２＋（Ｓ２０−Ｓ２１）２＋（Ｓ３０−Ｓ３１）２）とするとき、０＜γ≦３とすることで、隣り合う領域間で生じる回折を抑制でき好ましい。【００２３】
例えば、γ＝４の場合のようにγが非常に大きいときは、回折効率が４０％（±１次光の和）に達し、回折しない透過光の効率が５０％程度と減少してしまい、透過率の低下が大きい。これに対して、分割する領域の数を増やして、隣り合う領域間の位相差または光学軸の変化を小さくして、隣り合う領域間の偏光状態の差γを小さくすることが好ましく、γ＝３では、回折しない透過光の効率が７５％以上となり、透過率の低下は実用上問題の無いレベルとなるので好ましい。さらに、γ＝２では、回折しない透過光の効率が８５％以上となり、透過率の低下はより小さくなり実用上問題の無いレベルとなるのでより好ましい。さらに好ましくは、γ＝１．５、さらにγ≦１とすることで、回折ロスがより低減できて好ましい。【００２４】
（８）本発明の光ヘッド装置は、（４）、（５）または（６）の態様において、前記複屈折層が４つ以上の領域数に分割されていて、そのうち概ね９０度の位置の関係にある２つの領域を透過する光の偏光状態を基準化ストークスパラメータ（Ｓ０ｋ＝１，Ｓ１ｋ，Ｓ２ｋ，Ｓ３ｋ）を用いてそれぞれ（１，Ｓ１３，Ｓ２３，Ｓ３３）及び（１，Ｓ１４，Ｓ２４，Ｓ３４）で表すと、これらのパラメータの間に式（２）：
２≦（Ｓ１３−Ｓ１４）２＋（Ｓ２３−Ｓ２４）２
＋（Ｓ３３−Ｓ３４）２≦４      （２）
の関係が成立している構成を有していることが好ましい。【００２５】
概ね９０度の位置の関係にある２つの領域を透過する光の偏光状態の差γ＝（Ｓ１３−Ｓ１４）２＋（Ｓ２３−Ｓ２４）２＋（Ｓ３３−Ｓ３４）２が、式（２）の関係を満足するように構成されていると、フォーカスサーボ方式として非点収差法を用いた光ヘッド装置において、複層光ディスクに対して読み取りまたは書き込みをおこなうときに、読み取りまたは書き込みをおこなう自層からの光と、自層以外の他層からの迷光とが、光検出器の検出面上に、光軸を中心に９０度回転させて集光させるとともに、大きく異なる偏光状態で集光されるようにすることができて、それにより、干渉性を低減することができる。尚、本明細書において、“概ね９０度”とは、６７．５度〜１１２．５度であることを意味する。
さらに、前記複屈折層が８つ以上の領域に分割されていて、概ね９０度の位置の関係にある２つの領域を透過する光の偏光状態が式（２）の関係を満たすとともに、隣り合う領域を透過する光の偏光状態の差γが式（１）の関係を満たすことがより好ましい。【００２６】
（９）本発明の光ヘッド装置は、（２）、（３）または（４）の態様において、前記光源光が入射される前記偏光解消素子の入射光束径内の前記複屈折層が、複数の領域からなり、それぞれの領域は、中心間の距離が３０μｍ以上かつ３ｍｍ以下の間隔であって、それぞれの領域内で光学軸の方向が放射状または同心円状である構成を有していることが好ましい。【００２７】
この構成により、偏光解消素子の中心から偏心して入射光が入射された時でも、非常に小さい偏光度の光が透過されるので、光ヘッド装置の組立て調整が容易になり、また、対物レンズシフト特性を向上することができる。【００２８】
（１０）本発明の光ヘッド装置は、（２）、（３）または（４）の態様において、前記複屈折層の位相差の大きさが一定で光学軸の方向が光軸を中心とする放射状または同心円状とされている構成を有していることが好ましい。【００２９】
この構成により、複層光ディスクの情報記録層から戻り光が、光検出器に対して、それぞれの受光エリアの中心を中心として９０度回転対称な偏光状態で入射されて、それぞれの受光領域内での偏光度Ｖが０に近づくため、干渉性が低減されて、良好な読み取り特性が実現される。
この場合、偏光解消素子の光軸を中心として概ね９０度の位置の関係にある２つの領域を透過する光の偏光状態を基準化ストークスパラメータを用いてそれぞれ（１，Ｓ１３，Ｓ２３，Ｓ３３）及び（１，Ｓ１４，Ｓ２４，Ｓ３４）で表すと、これらのパラメータの間に式（２）：
２≦（Ｓ１３−Ｓ１４）２＋（Ｓ２３−Ｓ２４）２
＋（Ｓ３３−Ｓ３４）２≦４      （２）
の関係を成立していることが、（８）の態様の場合と同様の理由により好ましい。【００３０】
（１１）本発明の光ヘッド装置は、（４）〜（１０）のいずれかの態様において、前記複屈折層の位相差の大きさが入射光波長λの１／２の奇数倍である構成を有していることが好ましい。【００３１】
この構成により、透過光の偏光度を効果的に低減させることができる。前記位相差は入射光波長λの１／２とすることがより好ましい。【００３２】
（１２）本発明の光ヘッド装置は、（５）の態様において、前記複屈折層が９０度ずつに分割された４つの領域からなり、隣接する前記領域の光学軸が互いに９０度の角度をなすとともに、入射される光源光の偏光方向と４５度の角度をなすようにされた構成を有していることが好ましい。【００３３】
この構成により、自層からの戻り光が他層からの戻り光と干渉する層間の光干渉が低減され、クロストークが低減される。【００３４】
（１３）本発明の光ヘッド装置は、（４）の態様において、前記入射光束径内の前記複屈折層が、前記光軸を中心に配置された第１の領域と、他の部分からなる第２の領域とに分割されてなる構成を有していることが好ましい。【００３５】
この構成により、作製が容易な簡単な構成の偏光解消素子により、偏光解消素子を透過する光の偏光度Ｖを低減させ、メインビームと迷光との干渉性を低下させることができる。【００３６】
（１４）本発明の光ヘッド装置は、（４）の態様において、前記入射光束径内の前記複屈折層が、前記光軸を中心に対称に配置された第１および第２の領域と、他の部分からなる第３の領域とに分割されてなる構成を有していることが好ましい。【００３７】
この構成により、光検出器の受光エリアにおいて、自層からのサブビームの戻り光と、他層からの迷光との、偏光状態を大きく違えることができて、干渉が低減され、クロストークが低減される。
【発明の効果】
【００３８】
本発明は、光検出器への信号強度を低下させることなく複層光ディスクを記録再生することができるという効果を有する光ヘッド装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る光ヘッド装置の概念的な構成を示す図
【図２】本発明の一実施の形態に係る光ヘッド装置の光検出器が受光する集光スポットの一例を示す模式図
【図３】（ａ）本発明に係る偏光解消素子の第１の構成例を模式的に示す平面図  （ｂ）本発明に係る偏光解消素子の第１の構成例において、透過した光の偏光状態を模式的に示す平面図
【図４】（ａ）本発明に係る偏光解消素子の第２の構成例を模式的に示す平面図  （ｂ）本発明に係る偏光解消素子の第２の構成例において、透過した光の偏光状態を模式的に示す平面図
【図５】（ａ）本発明に係る偏光解消素子の第３の構成例を模式的に示す平面図  （ｂ）図５(ａ)の構成例の偏光解消素子を透過した光の偏光状態を模式的に示す平面図
【図６】本発明に係る偏光解消素子の第３の構成例において２４領域に分割した構成の例を模式的に示す平面図
【図７】（ａ）本発明に係る偏光解消素子の第３の構成例において４領域に分割した構成の例を模式的に示す平面図  （ｂ）図７(ａ)の構成例の偏光解消素子を透過した光の偏光状態を模式的に示す平面図
【図８】図７の偏光解消素子と組み合わせて用いることが好ましい偏光選択素子の構成例を模式的に示す平面図
【図９】（ａ）本発明に係る偏光解消素子の第４の構成例を模式的に示す平面図  （ｂ）本発明に係る偏光解消素子の第３の構成例において、透過した光の偏光状態を模式的に示す平面図
【図１０】本発明に係る偏光解消素子の第５の構成例を模式的に示す平面図  （ｂ）第５の構成例における、隣接する正６角形の領域を拡大して示す模式的平面図
【図１１】本発明に係る偏光解消素子の第６の構成例を模式的に示す平面図
【図１２】本発明に係る偏光解消素子の第７の構成例を模式的に示す平面図
【図１３】本発明に係る偏光解消素子の第７の構成例の別の形態を模式的に示す平面図
【図１４】本発明に係る偏光解消素子の第８の構成例を模式的に示す平面図
【図１５】本発明に係る偏光解消素子の第９の構成例を模式的に示す平面図
【図１６】本発明に係る偏光解消素子において、複屈折媒質層として高分子液晶を用いて同心円状の位相差の大きさの分布を形成した場合の模式的な断面図
【図１７】二層光ディスク再生時の光路の模式図
【図１８】光ディスクからの戻り光の一部を回折する従来のホログラム素子の模式図
【符号の説明】
【００４０】
１  光源
２  回折素子
３  コリメータレンズ
４  ビームスプリッタ
５  対物レンズ
６  光ディスク
６ａ  情報記録面
７  コリメータレンズ
８  偏光解消素子
９  光検出器
１１、１２、１３  受光エリア
１５、１７  サブビームの集光スポット
１６  メインビームの集光スポット
１８  迷光となる戻り光の集光スポット
２０  偏光方向を示す矢印
２１〜２８、１３１〜１３８、１７１〜１７４，１８１〜１８４  分割された領域
３１、３２、１２１〜１２３、１５１〜１５３、１６１〜１６３  分割された領域
３４、３５  それぞれの領域を透過した光の偏光方向を示す矢印
４１〜４５  分割された領域
５１、５３  基板
５２  高分子液晶層
５４  透明媒質層
６０  入射光束径
１００  光ヘッド装置
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
図１は、本実施の形態に係る光ヘッド装置１００の概念的な構成を示す図である。図１において、光ヘッド装置１００は、所定の波長の光束を出射する光源１と、光源１が出射した光束の一部を回折させてメインビームと２つのサブビームの３つのビームを生成する回折素子２と、入射された光束を略平行光に変換するコリメータレンズ３と、コリメータレンズ３から出射された上記３つのビームを透過させると共に、光ディスク６の情報記録面６ａにより反射された３つのビームの戻り光を偏向分離して光検出器９に導くビームスプリッタ４と、上記３つのビームを光ディスク６の情報記録面６ａに集光する対物レンズ５と、上記３つのビームの戻り光を光検出器９に集光するコリメータレンズ７と、透過させる光の偏光状態を変化させ偏光度Ｖを低下させる偏光解消素子８と、上記３つのビームの戻り光を検出する光検出器９とを備える。【００４２】
光源１により出射された光束は、その一部が回折素子２で回折されてメインビームと２つのサブビームの３つのビームにされ、コリメータレンズ３、ビームスプリッタ４をこの順で透過して、対物レンズ５により光ディスク６の所望の情報記録面６ａに集光される。光ディスク６の情報記録面６ａに集光された上記の３つのビームは、それぞれ、情報記録面６ａで反射され、対物レンズ５を透過してビームスプリッタ４で反射され、コリメータレンズ７から偏光解消素子８を介して光検出器９に入射される。【００４３】
光検出器９では、光ディスク６の所望の情報記録面６ａに記録された情報の読み取り信号、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号が読み取られ出力信号が生成される。なお、光ヘッド装置１００は、上記のフォーカスエラー信号に基づいてレンズを光軸方向に制御する機構（フォーカスサーボ）と、上記のトラッキングエラー信号に基づいてレンズを光軸にほぼ垂直な方向に制御する機構（トラッキングサーボ）とを備えるが、図１に示す構成図では省略されている。【００４４】
光源１は、例えば、波長６５０ｎｍ近傍の波長かつ直線偏光の発散光束を出射する半導体レーザで構成される。なお、本発明で用いられる光源１の波長は、波長６５０ｎｍ近傍に必ずしも限定されず、例えば４００ｎｍ近傍や７８０ｎｍ近傍、その他の波長であってもよい。ここで、４００ｎｍ近傍、波長６５０ｎｍ近傍及び７８０ｎｍ近傍の波長とは、それぞれ、３８５ｎｍ〜４３０ｎｍ、６３０ｎｍ〜６９０ｎｍ及び７６０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲にある波長を意味する。【００４５】
また、光源１は、２つ又は３つの波長の光束を出射する構成としてもよい。かかる構成の光源としては、２個又は３個の半導体レーザチップが同一基板上にマウントされた、所謂ハイブリッド型の２波長レーザ光源又は３波長レーザ光源や、互いに異なる波長を発光する２個又は３個の発光点を持ったモノリシック型の２波長レーザ光源又は３波長レーザ光源を挙げることができる。【００４６】
偏光解消素子８は、複屈折性を示す複屈折材料からなる複屈折層を備える。複屈折材料としては、例えば、水晶やＬｉＮｂＯ３（ニオブ酸リチウム）のような複屈折性を示す単結晶、複屈折性を示す樹脂フィルムや樹脂の射出成型品等を用いることができる。あるいは、基板上に設けた層や基板表面を加工して、本願素子を用いる光の波長と同程度またはさらに短い周期の微細な周期構造を形成して得られる構造複屈折材料を用いることもできる。構造複屈折材料を用いると、光学軸の方向や位相差の大きさを自由に設計できるので好ましい。また、複屈折材料として液晶を高分子化した高分子液晶を用いると、液晶の配向方向を制御することで遅相軸方向を容易にまた自由に設定できるので好ましい。なお、図１においては、コリメータレンズ７と光検出器９との間に偏光解消素子８を設置した例を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ビームスプリッタ４とコリメータレンズ７との間に偏光解消素子８を設置してもよい。【００４７】
多層光ディスクの情報記録層に記録された情報を読み取るときの、光検出器９の受光面上における戻り光の集光状態について図を用いて説明する。図２は、光検出器９の受光面上における戻り光の集光状態の一例を模式的に示したものである。【００４８】
光検出器９の受光面は、複数の受光エリア１１、１２及び１３を有し、光ディスクの所望の情報記録層により反射された戻り光が、その受光エリア内に集光されて集光スポット１５、１６及び１７を形成している。集光スポット１６は回折素子２から出射された０次回折光すなわちメインビームによる集光スポットであり、集光スポット１５及び１７は、±１次回折光すなわちサブビームによる集光スポットである。また、集光スポット１８は、所望の情報記録層以外の情報記録層により反射されて生じた迷光による集光スポットを示し、光検出器９の受光面上でデフォーカス状態となっており、図２に示すような大きなスポット径を有する。【００４９】
迷光の集光スポット１８は、受光エリア１１、１２及び１３に重なっているため、従来の光ヘッド装置では集光スポット１５、１６及び１７の光と干渉してノイズを発生させる問題があった。特に、サブビームは、メインビームと比べて光量が１０分の１以下と小さいので、迷光との干渉によるノイズの影響が特に大きくトラッキング性能の低下を招いていた。また、多層光ディスクの情報記録層間の間隔や光源の出射波長が変動すると、干渉条件が変化してさらにノイズが大きくなって、特に問題となっていた。【００５０】
それに対して、本願発明に係る光ヘッド装置１００では、偏光解消素子８を用いることで、以下述べるように光検出器９上に集光されるメインビームやサブビームの戻り光と、集光スポット１８となる迷光とが共に偏光度が低下されて干渉が抑制される。それにより、本発明に係る光ヘッド装置１００は、光ディスクの記録層間の間隔や光源波長の変動による信号光量変化が小さく抑えられて、記録再生特性を向上させることができる。以下、本願発明に係る光ヘッド装置１００に用いられる偏光解消素子８について７つの構成例を挙げ、図を用いて具体的に説明する。【００５１】
偏光解消素子８の第１の構成例は、図３（ａ）に示すように、複屈折性を示す複屈折媒質を含む前記複屈折層が、光軸を中心とした８つの放射状に分割されてなる領域２１〜２８を有している。領域２１〜２８は、その光学軸の向きが図中矢印の方向で示すように領域ごとに異なっている。ここで、複屈折媒質の位相差は、半導体レーザの波長の１／２になるようにする。【００５２】
図３（ａ）の構成の偏光解消素子８に、図３（ｂ）の矢印２０で示した偏光方向の直線偏光を入射したときの、透過光の偏光方向を図３（ｂ）に示す。偏光解消素子８の各領域２１〜２８をそれぞれ透過した透過光は、光軸を中心とした放射状に８つに分割された領域毎に偏光方向が異なる直線偏光であって、複数の偏光方向を持った光となるので、偏光解消素子８を透過した光束全体で見ると偏光度Ｖが低下する。したがって、偏光解消素子８の第１の構成例では、領域２１〜２８をそれぞれ透過した光の光量が等しい場合には偏光度Ｖは０となる。【００５３】
ここで、光の偏光状態を表すために、ストークスパラメータを用いて説明する。以下、ストークスパラメータについて簡単に説明するが、ストークスパラメータの詳細な説明は、例えば培風館発行「応用光学２」第５−３章「偏光の表記」に記されている。【００５４】
（ｘ，ｙ，ｚ）座標系においてｚ方向に進む光を考えると、この光のｘ、ｙ成分のＥｘ、Ｅｙは次式で表わされる。
Ｅｘ＝Ａｘ・ｅｘｐ｛ｉ（ωｔ−ｋｚ＋δｘ）｝        （３）
Ｅｙ＝Ａｙ・ｅｘｐ｛ｉ（ωｔ−ｋｚ＋δｙ）｝        （４）
ここで、ωは角周波数、ｋは波数ベクトル、δｘ、δｙはそれぞれｘ、ｙ方向の光の位相、Ａｘ、Ａｙはそれぞれｘ、ｙ方向の電場振幅を示す。【００５５】
偏光状態は４つのパラメータであるストークスパラメータ（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）によって表すことができる。
Ｓ０＝＜Ａｘ２＞＋＜Ａｙ２＞              （５）
Ｓ１＝＜Ａｘ２＞−＜Ａｙ２＞              （６）
Ｓ２＝２＜Ａｘ・Ａｙ・ｃｏｓδ＞        （７）
Ｓ３＝２＜Ａｘ・Ａｙ・ｓｉｎδ＞        （８）
ここで、δ＝δｙ−δｘとし、記号"＜  ＞"は十分に長い時間の平均値を示す。【００５６】
Ｓ０は光強度を表すパラメータなので、Ｓ０＝１で規格化した基準化ストークスパラメータによって、光の偏光状態を表すことができる。つまり、基準化ストークスパラメータは、次のように表される。
Ｓ０＝１                                                  （９）
Ｓ１＝｛＜Ａｘ２＞−＜Ａｙ２＞｝／｛＜Ａｘ２＞＋＜Ａｙ２＞｝    （１０）
Ｓ２＝２＜Ａｘ・Ａｙ・ｃｏｓδ＞／｛＜Ａｘ２＞＋＜Ａｙ２＞｝  （１１）
Ｓ３＝２＜Ａｘ・Ａｙ・ｓｉｎδ＞／｛＜Ａｘ２＞＋＜Ａｙ２＞｝  （１２）
【００５７】
また、偏光度Ｖは次式で表すことができる。
Ｖ＝（Ｓ１２＋Ｓ２２＋Ｓ３２）１／２／Ｓ０        （１３）
【００５８】
ここで、図３（ｂ）に示された領域２１〜２８を透過した光の偏光状態を基準化ストークスパラメータで表記すると、領域２１及び２５を透過した光は、（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）＝（１，１，０，０）、領域２２及び２６を透過した光は、（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）＝（１，０，１，０）、領域２３及び２７を透過した光は、（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）＝（１，−１，０，０）、領域２４及び２８を透過した光は、（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）＝（１，０，−１，０）と表すことができ、これらの光を足し合わせた光束の基準化ストークスパラメータは（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）＝（１，０，０，０）となり、偏光度Ｖは０となる。【００５９】
また、例えば隣り合う領域２１、２２の偏光状態を（Ｓ００，Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０）、（Ｓ０１，Ｓ１１，Ｓ２１，Ｓ３１）で表すと、それぞれ（１，１，０，０）、（１，０，１，０）となる。この領域の偏光状態の差をγ（＝（Ｓ１０−Ｓ１１）２＋（Ｓ２０−Ｓ２１）２＋（Ｓ３０−Ｓ３１）２）で評価すると、次式が得られる。
γ＝（Ｓ１０−Ｓ１１）２＋（Ｓ２０−Ｓ２１）２＋（Ｓ３０−Ｓ３１）２
＝（１−０）２＋（０−１）２＋（０−０）２
＝２                                                （１４）
【００６０】
したがって、偏光解消素子８の第１の構成例によれば、γ＝２とすることにより、領域間の偏光状態の差による回折を小さく抑えることができるので好ましい。また、本構成例の偏光解消素子８は、透過光が各領域において図３(ｂ)に示した偏光状態で出射されればよく、偏光解消素子８の各領域の位相差および光学軸の方向の構成は、図３(ａ)の構成に限定されない。【００６１】
また、本構成例の偏光解消素子８から出射された透過光は、光軸を中心に１８０度（ｊ＝２）回転対称な偏光状態となっている。【００６２】
偏光解消素子８の第１の構成例の別の態様を図４（ａ）、（ｂ）に模式的に示す。この構成例の偏光解消素子８は、複屈折層が光軸を中心とした放射状に８つに分割されてなる領域２１〜２８における複屈折層が、領域ごとに異なる位相差の大きさを有し、光学軸の向きは等しくしたものである。【００６３】
すなわち、偏光解消素子８の第２の構成は、例えば、領域２１と２５との位相差を０、領域２２と２８との位相差をλ／４（λは光源１が出射する光の波長）、領域２３と２７との位相差をλ／２、領域２４と２６との位相差を３λ／４とする。この偏光解消素子８に対して矢印２０で示した偏光方向の直線偏光を入射させると、透過光の偏光状態は図４（ｂ）に示すように、領域により偏光方向が異なる直線偏光と回転方向が異なる円偏光となって光軸を中心とした放射状に８つに分割された領域毎に異なる偏光状態となる。【００６４】
この透過光を領域ごとに基準化ストークスパラメータを表記すると、領域２１及び２５を透過した光は、（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）＝（１，１，０，０）、領域２２及び２８を透過した光は、（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）＝（１，０，０，１）、領域２３及び２７を透過した光は、（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）＝（１，−１，０，０）、領域２４及び２６を透過した光は、（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）＝（１，０，０，−１）と表すことができ、これらの光を足し合わせた光束の基準化ストークスパラメータは（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）＝（１，０，０，０）となって偏光度Ｖは０となり、隣り合う領域の偏光状態の差γは２となる。また、光軸を中心として９０度の位置の関係にある領域、例えば領域２１、２５と領域２３、２７の偏光状態の差γは２となる。【００６５】
したがって、偏光解消素子８の第２の構成例によれば、偏光解消素子８に設けられた領域間で光学軸の向きをそろえることが可能となり、領域間の偏光状態の差による回折を小さく抑えることができるので好ましい。また、偏光解消素子８の第２の構成例のものは、製作も容易であり好ましい。また、本構成例の偏光解消素子８は、透過光が各領域において図４(ｂ)に示した偏光状態で出射されればよく、偏光解消素子８の各領域の位相差および光学軸の方向の構成は、図４(ａ)の構成に限定されない。【００６６】
偏光解消素子８の第１の構成例のさらに別の態様を図５に示す。この構成例の偏光解消素子８は、図５（ａ）に示すように、複屈折層が光軸を中心とした放射状に８つに分割されてなる８つの領域１３１〜１３８のうち、ひとつおきの４つの領域１３１，１３３，１３５，１３７は位相差が０（ゼロ）であって、他のひとつおきの４つの領域は、ともに矢印２０で示す偏光方向の入射光に対して光学軸が４５度の角度をなし、位相差がλ／２とされている。本構成例の偏光解消素子８に入射した上述の直線偏光の入射光は、図５（ｂ）に示すように９０度（ｊ＝４）の回転周期の領域で同じ偏光状態とされ出射される。【００６７】
偏光解消素子８を、光軸を中心とした放射状の領域に分割する分割数を増やして、透過光が同じ偏光状態となる領域の回転対称の角度３６０度／ｊを小さくすると、透過光束中の部分的な光束に対しても偏光度Ｖを小さくすることができて、干渉性をさらに低減できる。偏光解消素子８を光ヘッド装置に用いる場合、光検出器の受光エリア１１，１２，１３は図２に示した様に一般に２分割ないし４分割されているので、これらの受光エリア内での偏光度Ｖを下げてより干渉性を低減させるためには、ｊは４以上が好ましい。一方、ｊが４０を超えると、偏光解消素子からの透過光束中の偏光状態の変化が急峻になり、光の回折現象が生じやすくなって好ましくない。そのため、ｊは４以上４０以下が好ましく、さらに好ましくは４以上１２以下である。【００６８】
図６に示した偏光解消素子は、光軸を中心とした放射状に２４分割された領域を有していて、前記領域は、ともに光学軸の方向が矢印２０で示す入射光の偏光方向に対して光学軸が４５度の角度とされ、隣り合う領域との位相差の差がλ／４とされている。図５の例では透過光の偏光状態が９０度回転対称（ｊ＝４）であり、また隣り合う領域との位相差の差がλ／２であって、隣り合う領域間の偏光状態の差γが４であるのに対して、図６の例では透過光の偏光状態が６０度回転対称（ｊ＝６）であり、また隣り合う領域との位相差の差がλ／４であって、隣り合う領域間の偏光状態の差γが２であるので、領域間での回折がより低減されて好ましい。領域間での回折をより低減するためには、隣り合う領域間の位相差の差を小さくすることが好ましい。【００６９】
図７の偏光解消素子８は偏光解消素子８の第１の構成例のさらに別の態様であって、複屈折材料からなる複屈折層が光軸を中心とした放射状に４つの領域１７１〜１７４に分割されていて、隣接する領域の光学軸は互いに９０度の角度をなすとともに、矢印２０で示した入射光の偏光方向と４５度の角度をなすように構成されている。また、それぞれの領域の位相差の大きさは入射光波長の１/４倍とされている。図７(ａ)に平面図を示した構成例では、光学軸の方向はそれぞれの領域内で同一方向であって前記光軸に対して概ね放射状とされているが、概ね同心円状すなわち図７（ａ）の光学軸方向と直交する方向とすることもできる。
また、前記４つの領域１７１〜１７４の領域間にさらに領域を設けることもできる。かかる領域を設けると、領域１７１〜１７４の間での偏光状態の差γを小さくして、領域境界での光の回折を抑制できて好ましい。【００７０】
この偏光解消素子８を透過した透過光の偏光状態は、図７（ｂ）に示したように、隣り合う領域からの透過光は左右の反対周りの円偏光となり、１８０度（ｊ＝２）の回転周期の領域で同じ偏光状態とされ出射される。また、９０度の位置の関係にある２つの領域を透過する光の偏光状態の差γが４となるとともに、偏光解消素子８を透過した光を足し合わせた光束は偏光度Ｖが０（ゼロ）となり、隣り合う領域の偏光状態の差γは４となり、干渉性が十分に抑えられる。とくに、複層光ディスクを読み取り・書き込みする光ヘッド装置に用いると、自層からの戻り光が他層からの戻り光と干渉する層間光干渉を低減できて好ましい。
図１の光ヘッド装置の偏光解消素子８として図７の構成の偏光解消素子８を用い、フォーカスサーボ方式として非点収差法を用いる場合には、非点収差の焦線の方向と偏光解消素子の分割領域の分割方向を概ね平行に選ぶことで、偏光解消素子８の各領域を透過した、複層光ディスクの所望の情報記録層（自層）からの戻り光と、他層からの光とを、光検出器上で位置が９０度回転して入射される様にすることができる。このとき、光検出器上の各位置では、自層からの光と他層からの光との偏光状態の差γは４となり、クロストークが低減される。これは、トラッキング方式としてＤＰＰ方式などの３ビーム方式を用いたときのメインビームや、ＰｕｓｈＰｕｌｌ方式などの１ビーム方式を用いたときのメインビームのクロストーク低減に効果が大きい。【００７１】
図１の光ヘッド装置の偏光解消素子８として図７の構成の偏光解消素子８を用いる場合は、偏光解消素子８と光検出器９の間の光路中に、さらに不図示の偏光選択素子１８０を配置することが好ましい。偏光選択素子１８０は図８の平面図に示したように、光軸を中心とした放射状に分割された４つの領域１８１〜１８４を有していて、分割された領域ごとに異なる偏光選択性を有し、偏光選択素子１８０に入射された入射光をその偏光状態によって、異なる透過率で透過させるか、異なる光路に出射するように構成されている。【００７２】
このような偏光選択素子１８０としては、分割された領域ごとに、液晶分子のねじれ方向が異なるコレステリック液晶で構成されたコレステリック液晶ミラーが例示される。図８の各領域１８１〜１８４では、図に示した回転方向と反対の回転方向の円偏光を反射し、同じ回転方向の円偏光を透過させる。また、領域ごとに同様の偏光選択性をもって異なる回折効率で入射光を回折させる偏光回折格子を用いても良い。【００７３】
偏光解消素子８と偏光選択素子１８０とは、それぞれの４分割した領域の位置を合わせて光路中に配置することが好ましく、また、偏子選択素子１８０は、できるだけ光検出器９の近くに配置することが好ましい。このように構成すると、偏光解消素子８の各領域を透過した、複層光ディスクの所望の情報記録層（自層）からの戻り光を、偏光選択素子１８０の対応する偏光選択性を有する領域で透過させることができる。他層からの光は、非点収差により自層からの光とは位置が９０度回転して偏光選択素子１８０上に入射される。そのため、他層からの光は偏光選択素子１８０の各領域で反射されて光検出器への到達量が著しく低減され、クロストークがさらに低減される。【００７４】
偏光解消素子８の第２の構成例は、前述の構成例のように複数の領域に分割する代わりに、素子面内の位置により光学軸の向きや位相差の量が連続的に変化する構成を有する。図９（ａ）に示す本構成例では、前記光源光が入射される入射光束径内の前記複屈折層の光学軸の方向が光軸を中心とする放射状とされ、位相差が入射光波長λの１／２倍とされた構成を有する。【００７５】
偏光解消素子８への入射光の偏光方向が図９（ｂ）の矢印２０で示した偏光方向である場合、透過する光の偏光方向は図９（ｂ）に示された偏光状態となる。すなわち、偏光解消素子８を透過した光は個別には偏光しているものの、透過した光束全体で見ると、複数の偏光方向を持った光となり、偏光度Ｖが低下されて概ね０（ゼロ）となる。本構成例では、透過した光が素子面内の位置による偏光状態の変化が連続的であるため、領域間での偏光状態の差による回折がほとんど生じないので好ましい。なお、図９（ａ）及び（ｂ）において、各矢印で示した偏光状態は、各矢印に付した丸印の位置における偏光状態を表している。複屈折媒質の位相差はλ／２の奇数倍としてもよく、λ／２とすることがより好ましい。また、本構成例の偏光解消素子の光学軸の方向は、上述のように放射状とする代わりに同心円状としても同様の効果が得られて好ましい。【００７６】
偏光解消素子８の第３の構成例は、光源光が入射される入射光束径６０内の複屈折層が複数の領域からなり、それぞれの領域内の複屈折材料の光学軸の方向が放射状である構成を有する。図１０に示した本構成例の偏光解消素子８は、図１０（ａ）の平面図のように、光源光が入射される入射光束径内の複屈折層が、正６角形で蜂の巣配置された複数の領域に分割されている。また、隣接する正６角形の領域を拡大して示した図１０（ｂ）のように、各領域内では、矢印で表わした光学軸の方向は各領域の中心に対して放射状とされ、複屈折媒質の位相差は入射光波長λの１／２倍とされている。すなわち、本構成例の偏光解消素子は、第２の構成例の偏光解消素子８における光学軸の向きが放射状とされた入射光束径内の複屈折層（以下、放射状の光学軸の領域という）が、複屈折層の入射光束径中に複数形成された構成を有する。隣接する放射状の光学軸の領域は、それぞれの領域の中心間の距離を３０μｍ以上かつ３ｍｍ以下とされる。それぞれの領域の中心間の距離は、散乱光により光量損失を防ぐためには、５０μｍ以上が好ましい。
また、他の構成例として、光源光が入射される入射光束径６０内の複屈折層が、図１０に示した第３の構成例の偏光解消素子８と同様に分割されているとともに、各領域内の複屈折層は、光学軸の向きおよび位相差の大きさが一定であって、領域間で光学軸の向きおよび位相差の大きさのいずれか一方または両方が異なるように構成された偏光解消素子を挙げることができる。この構成例の偏光解消素子における、領域の形状、配置や大きさ、位相差は、第３の構成例と同様である。【００７７】
単一の放射状の光学軸の領域からなる第２の構成例の場合、入射された偏光光束と偏光解消素子の中心とが一致されている時は、出射光の偏光度Ｖが０となるが、入射された偏光光束が偏心している時は、出射光の偏光度Ｖが充分に低減されないおそれがある。それに対して、本構成例の偏光解消素子８は入射光束が入射される位置への依存性が小さく、入射光束が偏心しても出射光の偏光度Ｖは低い値に維持される。それにより、図１の光ヘッド装置１００に用いた場合に、回折素子２により生成された３ビームの内、偏光解消素子８に対して偏心して入射されるサブビームに対しても出射光の偏光度が低く維持されて、それにより光検出器９の受光面における集光スポット１５および１７と、デフォーカス状態の集光スポット１８との干渉光の変動が有効に低減され、良好な光ディスクの記録再生特性が実現される。入射光束の入射位置に対する出射光の偏光度の変動を抑えるためには、放射状の光学軸の領域は入射光束径内に２つ以上包含されることが好ましい。【００７８】
放射状の光学軸の領域の形状は、図１０に示した正六角形以外に、正三角形や正方形などでもよい。また、放射状の光学軸の領域の、複屈折材料の光学軸の方向は、上述のように放射状とする代わりに同心円状としても同様の効果が得られて好ましい。【００７９】
偏光解消素子８の第４の構成例は、図１１に示すように、光源光が入射される入射光束径６０内の複屈折層が、第１の領域３１及び第２の領域３２を有する。領域３１は複屈折性を示す複屈折媒質を含み、その光学軸の向きが図中矢印３３の方向で示したように、図中矢印３０で示した入射光の偏光方向と４５度の角度をなすようにし、位相差の大きさを、光源光波長λの１／２の奇数倍倍とする。領域３１は位相差を示さないように構成する。【００８０】
本構成の偏光解消素子８に、上述の偏光方向の直線偏光、すなわち偏光度Ｖが概ね１である入射光が入射されると、偏光解消素子８の領域３１及び３２を透過した光は、それぞれ図中矢印３４及び３５で示すように互いに直交した直線偏光の光となる。偏光解消素子８を透過した光束は、その透過する場所により光束の偏光状態が異なる偏光が重ね合わされるため、偏光度Ｖが低下する。例えば、領域３１及び領域３２をそれぞれ透過する光量が３：１の場合は、偏光度Ｖは０．５となる。領域３１及び３２をそれぞれ透過する光量が１：１の場合には、偏光度Ｖは０になり、より好ましい。【００８１】
なお、図１１においては、偏光解消素子８の構成例の説明を簡単にするために、領域３１の形状を円形とし、領域数は２つとしたが、本発明は例示した形状及び領域数に限られるものではない。【００８２】
また、領域３１の形状は、例えば図２に示した光検出器９の受光エリア１１、１２及び１３の形状の相似形あるいは包絡する形状とすることができる。また、受光エリア１１、１２及び１３に照射される、迷光の集光スポット１８を構成する光の内、受光エリア１１、１２及び１３に到達する光の偏光を例えば図１１に示す矢印３４方向の偏光方向とすることができる。上記構成により、記録再生する光ディスクの記録面からの、図２に示した集光スポット１５、１６及び１７を構成する光は、図１１に示す領域３１及び３２のように複数の領域を透過した光束として集光される。それにより、偏光解消素子８を透過する光は、偏光度Ｖが低減され、メインビームと迷光との干渉性が低下されて好ましい。【００８３】
偏光解消素子８の第５の構成例は、図１２に示すように、分割された領域１５１、１５２及び１５３を有し、領域１５１と領域１５２は、偏光解消素子８の光学軸を中心に対称に配置され、領域１５１と領域１５２は、位相差が実質的に等しくされている。領域１５１、１５２の位相差と領域１５３の位相差とは、差を入射光波長λの１／２の奇数倍とすることが好ましい。【００８４】
かかる構成としては、領域１５１、１５２の位相差をともに入射光波長λの１/２倍とし、光学軸の方向をともに入射される直線偏光の偏光方向と４５度の角度をなす様にし、領域１５３の位相差を０とする構成が好ましく例示される。かかる構成により、領域１５１、１５２を透過した光は、入射光と直交する偏光方向の直線偏光となり、領域１５３を透過した光は、偏光状態が変化しないため、領域１５１、１５２を透過した光と直交する偏光方向をもつ。そのため、構成例６の場合と同様に、それぞれの領域を透過する光量を適宜設定して、透過光の偏光度Ｖを低下させることができる。【００８５】
領域１５１、１５２からの透過光と領域１５３からの透過光は偏光方向が互いにほぼ直交する方向となるので、図１の光ヘッド装置１００の偏光解消素子８として本構成例の偏光解消素子８を用いると、光検出器１８の受光エリア１１、１３上には、面積が広い領域１５３からの透過光が支配的となる自層からのサブビームの戻り光と、領域１５１、１５２を透過した他層からの迷光とが、大きく異なる偏光状態で入射されることになり、干渉が低減され、クロストークが低減されて好ましい。【００８６】
図１３の構成例の偏光回折素子は、第５の構成例の別の態様であって、図１２の態様の偏光回折素子における領域１５１、１５２に相当する領域１６１、１６２と、図１２の構成例の偏光回折素子における領域１５３に相当する領域１６３と、の境界が、位相差が連続的あるいは階段状に変化するように構成されている。かかる構成により、領域間の境界で回折が生じるのを低減できるので、例えば領域１６３を透過した他層の迷光成分が、領域の境界による回折現象により受光エリア１１，１３に混入して生じる偏光の混ざりこみを低減できる。それにより、自層からの戻り光と他層からの戻り光との間で偏光状態の大きな違いを実現し、クロストーク改善に大きな効果が得られる。【００８７】
本構成例の偏光解消素子を用いると、種々の方式のトラッキング方式を用いた複層光ディスク用光ヘッド装置においてクロストークを低減する効果が得られるが、特に３ビーム方式やＤＰＰ方式など、回折格子２により、３つのビームに分けた光を用いてトラッキングエラーを検出する方式に用いると、特に大きなクロストーク低減の効果が得られる。【００８８】
偏光解消素子８の第５の構成例のさらに別の態様は、図１４に示すように、分割された領域１２１、１２２及び１２３を有し、領域１２１と領域１２２は、偏光解消素子８の光学軸を中心に対称に配置され、領域１２１と領域１２２の領域は、図９(ａ)に示した第２の構成例と同様、光学軸の方向が光軸を中心とする放射状とされ、複屈折媒質の位相差が入射光波長λの１／２の奇数倍とされている。領域１２１と領域１２２の領域は、光学軸方向を上述の放射状とする代わりに、同心円状としてもよい。また、それぞれの領域１２１、１２２を放射状にさらに分割して、前記さらに分割された各領域からの透過光の偏光状態が９０度の回転対称となるようにした、例えば図５や図７と同様の構成としてもよい。【００８９】
本構成例の偏光解消素子８における領域１２１と１２２の位置、大きさおよび形状は、複層光ディスクを読み書きする光ヘッド装置１００に用いたときに、領域１２１と１２２を透過した他層からの戻り光が、図２の光検出器上でサブビーム用の受光エリア１１、１３に到達するように、設計することが好ましい。このように構成することにより、サブビームの受光エリアにおける他層からの戻り光の偏光度を小さくすることができるので、特にクロストークに弱いサブビームに対する検出特性を改善することができる。【００９０】
本構成例の偏光解消素子８を、複層光ディスクを読み書きする光ヘッド装置１００に用いた場合、自層からの戻り光は、偏光解消素子８の領域１２１、１２２および領域１２３を透過し、面積が大きい領域１２３の透過光が支配的となる。そのため、領域１２３の光学軸の方向および位相差の大きさは、領域１２３を透過した戻り光と、領域１２１、１２２を透過した上述の戻り光との干渉性が低減されるように、設計することが好ましい。【００９１】
すなわち、領域１２３は、光学軸の方向が光軸を中心とする放射状とされ、複屈折媒質の位相差が入射光波長をλとしたときにλ／２とされた、図９(ａ)に示した第４の構成例と同様の状態、としたり、さらに領域分割して、さらに分割された領域ごとに偏光状態が異なるようにしたり、してもよく、あるいは、位相差が無い状態としたり、一定の位相差と光学軸の方向をもつ状態としたりしてもよい。これらどの場合でも、光検出器上における、自層と他層からの戻り光の干渉性が低減されてクロストークを改善することができる。【００９２】
偏光解消素子８の第６の構成例は、図１５に示すように、同心円状に分割された領域４１〜４５を有し、領域４１〜４５をそれぞれ透過する光の偏光状態を、例えば図中の矢印の方向とした構成である。ここで、隣り合う領域における直線偏光の方向が互いに約６０度異なる偏光状態となっている。また、各領域４１〜４５の位相差の大きさは、入射光の波長λの１／２の奇数倍とすることが好ましく、より好ましくは１／２倍である。【００９３】
例えば領域４１と領域４２との偏光状態を基準化ストークスパラメータ（Ｓ００，Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０）、（Ｓ０１，Ｓ１１，Ｓ２１，Ｓ３１）で表すと、それぞれ（１，１，０，０）、（１，−０．５，０．８６６，０）と表すことができる。この領域の偏光状態の差をγ（＝（Ｓ１０−Ｓ１１）２＋（Ｓ２０−Ｓ２１）２＋（Ｓ３０−Ｓ３１）２）で評価すると、次式が得られる。
γ＝（１＋０．５）２＋（０−０．８６６）２＋（０−０）２
＝３                                                    （１５）
【００９４】
したがって、偏光解消素子８の第９の構成例では、γ＝３とすると、分割された領域間の偏光状態の差による回折を小さく抑えることができるので好ましい。【００９５】
以上、本実施の形態に係る偏光解消素子８について構成例を用いて説明したが、本発明は前述の構成例に限定されるものではない。例えば、複屈折媒質の領域の分割方法は、前述の構成の他に、例えばストライプ状、市松模様状等、さまざまな構成が可能である。また、領域ごとに位相差、光学軸のどちらか、あるいは両方を変化させることもできる。さらに、連続的に位相差や光学軸の向きを変える場合にも、面内で連続的に変化させるパターンは図９の例示に限定されない。【００９６】
位相差の大きさの分布は、複屈折媒質層の厚さ方向に分布を設ける方法や、複屈折媒質層の厚さを等しくして基板面に対する光学軸方向を変化させる方法により形成することができる。位相差の分布を、複屈折媒質層として高分子液晶を用いて作成する方法について、偏光解消素子８の第７の構成例である図１６を用いて説明する。図１６は、素子の中心から外周へ向かって増加する同心円状の位相差の分布をもつ偏光解消素子８を、複屈折媒質層として高分子液晶を用いて形成した構成の模式的な断面図であるが、本法の適用は、かかる同心円状の分布の場合に限定されない。【００９７】
図１６の偏光解消素子８は、透明な第１の基板５１と、素子面内の半径方向に厚さの分布を有する高分子液晶層５２と、透明な第２の基板５３と、第１の基板５１と第２の基板５３との間に挟持された透明媒質層５４とを備えていて、位相差の大きさが相異なる同心円状の領域を有している。【００９８】
高分子液晶層５２の厚さは、例えばフォトリソグラフィ及びエッティングで所望の分布に形成することができる。また、第１の基板５１に所定の凹凸をつけることで高分子液晶層５２の厚さを設定することも可能である。ここで、第１、第２の基板５１、５３としては、例えば透明なガラスやプラスティックからなる基板を用いることが好ましい。【００９９】
第１の基板５１と第２の基板５３との間の空間は、厚さの分布を有する高分子液晶層５２の薄い部分を含めてすべて透明媒質層５４により埋められている。透明媒質層５４は、高分子液晶層５２の常光屈折率ｎｏ及び異常光屈折率ｎｅのいずれか一方の値と等しいか、又は常光屈折率ｎｏと異常光屈折率ｎｅとの間の屈折率を有する透明材料からなる。かかる透明材料層５４は、たとえば等方性材料からなる充填材を、高分子液晶層５２の凹部を埋めるように、透明基板５１、５３の間を充填して形成することができる。【０１００】
透明媒質層５４の屈折率ｎを、高分子液晶層５２の常光屈折率ｎｏと異常光屈折率ｎｅのいずれかと一致させるか、常光屈折率ｎｏと異常光屈折率ｎｅの平均値（ｎｏ＋ｎｅ）／２とすると透過した光の波面の乱れを抑えることができて一層好ましい。【０１０１】
次に、複屈折媒質層の厚さを等しくして基板面に対する光学軸方向を変化させる方法について説明する。基板面に対する光学軸方向は、高分子液晶層のチルト角を素子面内で分布させて形成することができる。チルト角とは、高分子液晶層５２の液晶分子の長軸が基板面となす角をいう。例えば、複屈折媒質層の厚さを一定としたまま、チルト角を９０度に近くすなわち液晶分子を基板５１と垂直に近くすると、複屈折量Δｎを小さくして位相差を小さくすることができ、チルト角を０度に近くすなわち液晶分子を基板面と平行に近くすると、複屈折量Δｎを大きくして位相差を大きくすることができる。【０１０２】
次に、光学軸方向の制御方法について説明する。複屈折層として高分子液晶層５２を用いる場合には、液晶の配向方向を決める配向膜を所望の方向（例えば同心円状）にラビングする方式や、配向膜を光配向する材料を用いて配向方向を制御する方法を用いて、光学軸方向を制御することができる。【０１０３】
また、高分子液晶層５２と接する基板面に、所望の光学軸向きの分布に応じた微小な凹凸溝を多数形成すると、その凹凸溝の長手方向に液晶分子を配向させることができる。かかる方法はとくに、図９に示すような光学軸向きが連続的に変化する偏光解消素子８を作製する場合、好適である。【０１０４】
本願発明にかかる偏光解消素子は、入射光が直線偏光である場合に限定されず、偏光光であれば効果的に用いることができる。すなわち、本願発明にかかる偏光回折素子は、円偏光や楕円偏光に対しても、直線偏光の場合と同様に好ましく用いることができる。【０１０５】
以上のように、本実施の形態に係る光ヘッド装置１００によれば、ビームスプリッタ４と光検出器９との間の光路中に、透過する光の偏光度を低下させる偏光解消素子８を設置する構成としたので、複層ディスクのそれぞれの層からの戻り光が照射される光検出器９上で、それぞれの層からの戻り光の偏光度を低下させることができ、それらの光の干渉性を低減させることができる。【０１０６】
したがって、本実施の形態に係る光ヘッド装置１００は、複層ディスクの層間隔の変化や波長の変化による異なる層からの光の干渉条件が変化することによって信号の強度変化による、読み取り性能の低下が抑制できるので、光検出器９への信号強度を低下させることなく複層光ディスクを記録再生することができる。【０１０７】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。【０１０８】
本出願は、２００６年３月１６日出願の日本特許出願（特願２００６−０７２６７１）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
以上のように、本発明に係る光ヘッド装置は、光検出器への信号強度を低下させることなく複層光ディスクを記録再生することができるという効果を有する光ヘッド装置等として有用である。
【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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【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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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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